Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования

Т.Е. Гараева

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ КУРСУ

МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования

Для студентов профессии

13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)

Муравленко, 2015

Гараева Т.Е. Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования для студентов профессии 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям). – Муравленко: Муравленковский многопрофильный колледж, 2015. – 31 с.

Методические рекомендации рассмотрены, утверждены и рекомендованы к использованию на заседании предметной (цикловой) комиссии электротехнических дисциплин.

Авторы-составители:

Гараева Татьяна Евгеньевна, преподаватель электротехнических дисциплин первой квалификационной категории Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования Ямало-Ненецкого автономного округа «Муравленковский многопрофильный колледж»

Внутренние эксперты:

Юлбарисова Елена Ивановна, преподаватель высшей квалификационной категории

Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования Ямало-Ненецкого автономного округа «Муравленковский многопрофильный колледж»

Кравченко Алексей Юрьевич, методист Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования Ямало-Ненецкого автономного округа «Муравленковский многопрофильный колледж»

Внешний эксперт:

Шелякин Алексей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, директор филиала ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет» в г. Муравленко

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ являются частью Учебно-методического комплекса программы подготовки квалифицированных рабочих, служащих профессии 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям).

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования адресованы студентам очной форме обучения и включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятий и инструкции по выполнению лабораторных работ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Уважаемый студент!

Методические указания по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования для выполнения лабораторных работ созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовки к лабораторным работам.

Приступая к выполнению лабораторной работы, Вы должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами третьего поколения, краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме лабораторной работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

Все задания к лабораторной работе Вы должны выполнять в соответствии с инструкцией, анализировать полученные в ходе занятия результаты по приведенной методике.

Отчет о лабораторной работе Вы должны выполнить по приведенному алгоритму в тетрадях для лабораторных работ.

Наличие положительной оценки по лабораторным работам необходимо для получения зачета или допуска к экзамену по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования, поэтому в случае отсутствия на занятии по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за лабораторную работу Вы должны найти время для ее выполнения и пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к лабораторным работам или при решении задач у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий.

Время проведения дополнительных занятий можно узнать у преподавателя.

Желаем Вам успехов!!!

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
Лабораторная работа №1 Снятие вольтамперной характеристики трансформатора тока	5
Лабораторная работа №2 Измерение тока холостого хода	8
Лабораторная работа №3 Измерение сопротивления обмоток постоянному току	11
Лабораторная работа №4 Измерение сопротивления заземления различных контуров	15
Лабораторная работа №5 Определение начал и концов обмоток электродвигателя	20
Лабораторная работа №6 Определение активных и индуктивных сопротивлений обмоток, проверка полярности обмоток	26
Список использованных источников	31

Лабораторная работа №1

Снятие вольтамперной характеристики трансформатора тока

Цель работы: снять ВАХ трансформатора тока.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Трансформаторы тока классифицируют:

• по конструкции — втулочные, встроенные, проходные, опорные, шинные, разъемные;

• роду установки — наружные, для закрытых и комплектных распределительных устройств;

• числу ступеней трансформации — одноступенчатые и каскадные;

• коэффициентам трансформации — с одним или несколькими значениями;

• числу и назначению вторичных обмоток.

Буквенные обозначения:

• Т — трансформатор тока;

• Ф — с фарфоровой изоляцией;

• Н — наружной установки;

• К — каскадный, с конденсаторной изоляцией или катушечный;

• П — проходной;

• О — одновитковый стержневой;

• Ш — одновитковый шинный;

• В — с воздушной изоляцией, встроенный или с водяным охлаждением;

• Л — с литой изоляцией;

• М — маслонаполненный, модернизированный или малогабаритный;

• Р — для релейной защиты;

• Д — для дифференциальной защиты;

• З — для защиты от замыканий на землю.

Технические характеристики трансформаторов тока.

1 Номинальный первичный и вторичный ток трансформаторов тока: Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током Iном1 (стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40000 А) и номинальным вторичным током Iном2, который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации КТА= Iном1/ Iном2

2 Токовая погрешность трансформаторов тока: Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью ∆I=(I2K-I1)*100/I1 (в процентах) и угловой погрешностью (в минутах). В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — трансформаторы тока класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов -классов 1 и 3.

3 Нагрузка трансформаторов тока: Нагрузка трансформатора тока — это полное сопротивление внешней цепи Z2, выраженное в омах. Сопротивления r2 и х2 представляют собой сопротивление приборов, проводов и контактов. Нагрузку трансформатора можно также характеризовать кажущейся мощностью S2 В*А. Под номинальной нагрузкой трансформатора тока Z2ном понимают нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности. Значение Z2ном дается в каталогах.

4 Электродинамическая стойкость трансформаторов тока: Электродинамическую стойкость трансформаторов тока характеризуют номинальным током динамической стойкости Iм.дин. или отношением kдин = Термическая стойкость определяется номинальным током термической стойкости Iт или отношением kт= Iт / I1ном и допустимым временем действия тока термической стойкости tт.

Конструкции трансформаторов тока: По конструкции различают трансформаторы тока катушечные, одновитковые (типа ТПОЛ), многовитковые с литой изоляцией (типа ТПЛ и ТЛМ). Трансформатор типа ТЛМ предназначен для КРУ и конструктивно совмещен с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки.

Для больших токов применяют трансформаторы типа ТШЛ и ТПШЛ, у которых роль первичной обмотки выполняет шина. Электродинамическая стойкость таких трансформаторов тока определяется стойкостью шины.

Для ОРУ выпускают трансформаторы типа ТФН в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией и каскадного типа ТРН. Для релейной защиты имеются специальные конструкции. На выводах масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и выше устанавливаются встроенные трансформаторы тока. Погрешность их при прочих равных условиях больше, чем у отдельно стоящих трансформаторов.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Для чего предназначены трансформаторы тока и напряжения?

2. По каким признакам классифицируются трансформаторы тока и напряжения?

3. Какие технические характеристики трансформаторов тока Вы знаете?

Задания к лабораторной работе:

1. Построить ВАХ трансформатора тока.

2. Определить коэффициент трансформации.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1.1 Собрать схему (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Электрическая схема соединений

1.2 Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

1.3 Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" автотрансформатора А1.

1.4 Соедините электрическим шнуром приборную вилку электропитания «220 В» автотрансформатора А1 с розеткой однофазной трехпроводной электрической сети питания напряжением 220 В.

1.5 Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

1.6 Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.

1.7 В трехфазной трансформаторной группе А2 переключателем установите желаемое номинальное вторичное напряжение трансформатора, например, 127 В.

1.8 Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.

1.9 Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

1.10 Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1, выставьте напряжение U₁ на его выходе (выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора) равным, например 220 В.

1.11 Измерьте с помощью мультиметра блока Р1 напряжение U₂ на выводах вторичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора.

1.12 Отключите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.

1.13 Вычислите искомый коэффициент трансформации однофазного трансформатора по формуле

K_ТР = U₁ / U₂.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности.

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Лабораторная работа №2

Измерение тока холостого хода

Цель работы: Снятие и определение характеристик холостого хода I₀=f(U), Р₀=f(U), cosφ₀=f(U) однофазного трансформатора.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.

Трансформатор состоит из двух или большего числа катушек (обмоток), магнитная связь, между которыми обеспечивается с помощью ферромагнитного сердечника.

Трансформаторы используются для преобразования и согласования напряжений, токов и сопротивлений, а также для развязывания электрических цепей (гальваническая развязка).

Классификацию трансформаторов можно произвести по нескольким признакам:

1 По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются в линиях передачи и распределения электроэнергии. Для режима их работы характерна частота переменного тока 50 Гц и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений. К трансформаторам специального назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы, трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д.

2 По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.

3 По числу фаз на первичной стороне – однофазные и трёхфазные.

4 По форме магнитопровода – стержневые, броневые, тороидальные.

5 По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).

6 По конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 2.1), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т.е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток трансформатора. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока – электрической сети с напряжением сети u₁. К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки Zн.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН – буквами а и х.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остаётся приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно, полная мощность потребляемая из сети S₁ = U₁ I₁, практически полностью выделяется на нагрузке

S₁ = U₁ I₁ ≈ S₂ = U₂ I₂ .

Рисунок 2.1 – Конструктивное исполнение однофазного трансформатора

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки трансформатора называют коэффициентом трансформации. Отношение чисел витков соответствует отношению первичного напряжения к вторичному при отсутствии нагрузки (холостом ходе) трансформатора и отношению вторичного тока к первичному при коротком замыкании:

К_ТР = W₁ / W₂ = U₁ / U₂ = I₂ / I_1.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1 Какое устройство называют трансформатором?

2 Что такое коэффициент трансформации?

3 Поясните режим холостого хода трансформатора.

4 Какой режим работы трансформатора называют коротким замыканием?

5 Напишите основные параметры трансформатора.

Задания к лабораторной работе:

• Построить ВАХ I₀=f(U).

• Построить зависимость Р₀=f(U.

• Построить зависимость cosφ₀=f(U).

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

2.1 Собрать схему (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Электрическая схема соединений

2.2 Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2.3 Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" автотрансформатора А1.

2.4 Соедините электрическим шнуром приборную вилку электропитания «220 В» автотрансформатора А1 с розеткой однофазной трехпроводной электрической сети питания напряжением 220 В.

2.5 Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

2.6 Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.

2.7 Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

2.8 Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

2.9 Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1, изменяйте напряжение U на выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора в диапазоне 0…240 В и заносите показания вольтметра Р1.1 (напряжение U) и амперметра Р1.2 (ток I0 первичной обмотки трансформатора), а также ваттметра и варметра измерителя Р2 (активная P0 и реактивная Q0 мощности, потребляемые трансформатором) в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

U, В
I0, мА
P0, Вт
Q0, Вт

2.10 Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

2.11 Используя данные таблицы 2.1, вычислите соответствующие напряжению U значения коэффициента мощности по формуле

Занесите полученные результаты в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

U, В
cos 0

2.12 Используя данные таблиц 2.1 и 2.2 постройте искомые вольт-амперные характеристики I₀=f(U), Р₀=f(U), cosφ₀=f(U) однофазного трансформатора.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности.

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Лабораторная работа №3

Измерение сопротивления обмоток постоянному току

Цель работы: изучить способы измерения сопротивления обмоток постоянному току.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Работы по наладке электрооборудования являются специализированной, завершающей частью комплекса электромонтажных работ и выполняются персоналом той организации (министерство, трест), которая производит основные электромонтажные работы и несет ответственность за их объем и качество.

Электротехнические пусконаладочные работы должны обеспечить: проверку и испытание электрооборудования в соответствии с действующими ПУЭ, проектом, технической документацией предприятий-изготовителей (паспорта, инструкции по эксплуатации) и другими нормативными документами; электрические параметры и режимы работы электрооборудования для возможности комплексного или по узлам опробования технологических установок; заданные проектом технологические показатели (диапазон скоростей, напор, давление, производительность) и надежность работы. На основе результатов всех проведенных испытаний, настроек и опробований дается заключение о пригодности к эксплуатации каждой единицы оборудования и всей электроустановки.

Пусконаладочные работы по электротехническим устройствам выполняют в четыре этапа. На первом этапе персонал пусконаладочной организации должен: изучить полученную от заказчика электрическую часть проекта, ее связь с технологией производства, техническую документацию предприятий-изготовителей; разработать и согласовать с заказчиком рабочую программу и проект производства пусконаладочных работ (ППР), включающий мероприятия по технике безопасности; получить от заказчика характеристики установок электрических аппаратов устройств защиты и автоматики; передать заказчику замечания по проекту и оборудованию, выявленные в процессе анализа проекта, разработки рабочей программы и проекта производства работ; подготовить необходимые инструкции, технологические карты и методические указания по наладке, приборы, инструменты и приспособления, необходимые формы отчетной документации (протоколов).

На втором этапе производятся пусконаладочные работы вместе с электромонтажными, с подачей напряжения по временной схеме. Совмещенные работы выполняются с соблюдением требований действующих правил техники безопасности До пусконаладочных работ в электротехнических помещениях должны быть закончены все строительные работы, включая и отделочные, закрыты проемы, колодцы и кабельные каналы, убраны леса, выполнены освещение, отопление и вентиляция, закончена установка электрооборудования с его заземлением. На этом этапе проверяют смонтированное электрооборудование с подачей напряжения от испытательных схем на отдельные устройства при отсутствии электромонтажного персонала в зоне наладки и соблюдении мер безопасности в соответствии с требованиями СНиП и ПТБ. Выявленные в процессе испытаний и настройки дефекты в электрооборудовании устраняет заказчик, а дефекты и ошибки в монтаже — электромонтажная организация. По результатам проверки пусконаладочных работ составляют протоколы испытания заземления, измерения и испытания изоляции, настройки защит и релейно-контакторной аппаратуры, один экземпляр исполнительных принципиальных схем объектов электроснабжения, включаемых под напряжение.

На третьем этапе пусконаладочные работы проводятся с подачей напряжения по постоянной схеме для индивидуальных испытаний электрооборудования. В начале этапа вводят эксплуатационный режим в электроустановках и оформляют допуск наладочного персонала согласно действующим ПТБ при эксплуатации электроустановок. Выполняют настройку параметров электрооборудования, опробование схем управления, защиты и сигнализации, а также электрооборудования на холостом ходу для подготовки к индивидуальным испытаниям технологического оборудования. При индивидуальных испытаниях технологического оборудования уточняют параметры, характеристики и уставки защит электроустановок.

На третьем этапе электрооборудование обслуживает заказчик, который обеспечивает расстановку эксплуатационного персонала, сборку и разборку электрических схем, а также технический надзор за состоянием электротехнического и технологического оборудования. После проведения индивидуальных испытаний технологического оборудования электрооборудование считается принятым в эксплуатацию. Заказчику передают протоколы испытаний электрооборудования повышенным напряжением, проверки устройств заземления и зануления, исполнительные принципиальные схемы. Остальные протоколы наладки электрооборудования могут быть переданы заказчику в двухмесячный срок, а по технически сложным объектам — в течение 4 мес после приемки объекта в эксплуатацию.

Окончание пусконаладочных работ на этом этапе оформляется актом технической готовности электрооборудования для комплексного опробования.

На четвертом этапе пусконаладочных работ производится комплексное опробование электрооборудования по согласованным программам. Проверяется взаимодействие электрических схем и систем электрооборудования в различных режимах. В ходе этих рабо? осуществляется: обеспечение взаимных связей, регулировка и настройка характеристик и параметров отдельных устройств и функциональных групп электроустановки для создания в ней заданных режимов работы; опробование электроустановки по полной схеме под нагрузкой во всех режимах работы для подготовки к комплексному опробованию технологического оборудования. В период комплексного опробования электрооборудование обслуживает заказчик.

Работа пусконаладочной организации считается законченной после подписания акта приемки пусконаладочных работ.

В процессе монтажа и после его окончания, а также в условиях эксплуатации электрооборудование электроустановок проходит проверку, испытания и наладку. При транспортировке и монтаже электрооборудование может быть повреждено. Во время эксплуатации возможно его повреждение вследствие естественного износа, а также конструктивных дефектов. К наладке электрооборудования предъявляют регламентированные требования, для соблюдения которых проводят следующие испытания: типовые в соответствии с действующими ГОСТами; приемосдаточные в соответствии с ПУЭ, а в отдельных случаях с указаниями Минэнерго; профилактические и другие в соответствии с Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ), объемом и нормами испытаний электрооборудования и инструкциями на отдельные элементы электрооборудования.

Типовые испытания проводят на заводах-изготовителях по программам и с объемами, указанными в стандартах и технических условиях, но частично их можно проводить на месте монтажа электроустановок. При типовых испытаниях проверяют соответствие электрооборудования тем требованиям, которые предъявляются к нему стандартами.

Приемосдаточные испытания проводят во вновь сооружаемых и реконструируемых установках до 500 кВ. При испытаниях выявляют соответствие смонтированного оборудования проекту, снимают необходимые характеристики и выполняют определенный объем измерений. После рассмотрения результатов испытаний дают заключение о пригодности оборудования к эксплуатации.

Профилактические испытания проводят в процессе эксплуатации оборудования, что позволяет расширить возможности обнаружения дефектов с целью своевременного ремонта или замены оборудования.

Объемы и нормы приемосдаточных испытаний силовых трансформаторов устанавливаются ПУЭВ программу приемосдаточных испытаний трансформаторов общего назначения входят следующие: измерение сопротивления обмоток постоянному току и сопротивления изоляции; проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток; испытание пробы масла; испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты (50 Гц), приложенным от внешнего источника; измерение тока холостого хода и др. Перед испытаниями трансформаторов следует ознакомиться с технической документацией (проектной и завода-изготовителя), а также произвести их осмотр с целью установления комплектности смонтированного оборудования, его соответствия проекту, отсутствия видимых повреждений конструктивных элементов, изоляции, выводов. Испытания проводят при температуре окружающего воздуха 10—40 °С.

При измерении сопротивления обмоток трансформаторов постоянному току необходимо использовать приборы повышенной точности класса 0,5; 1,0, поскольку по результатам этих измерений выявляют характерные дефекты: недоброкачественную пайку и плохие контакты в обмотке и в присоединении вводов; обрыв одного или нескольких из параллельных проводов в обмотках. Измерения сопротивления обмоток выполняют преимущественно мостовым методом или методом вольтметра — амперметра. При измерении малых сопротивлений (менее 1 Ом) провода цепи вольтметра подсоединяют к зажимам трансформатора непосредственно (рис. 3.1, а), при измерении больших сопротивлений применяют схему, показанную на рис. 3.1, б. Сопротивление проводов цепи вольтметра не должно превышать 0,5 % его сопротивления. Вольтметр следует включать после того, как ток в цепи измеряемой обмотки достигнет установившегося значения, а отключать — до разрыва цепи тока с помощью кнопки 5Л.

Рисунок 3.1 - Схема измерения сопротивлений постоянному току: а — малых, б — больших

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Для какой цели проводятся пусконаладочные работы?

2. Каковы основные этапы выполнения пусконаладочных работ?

3. Когда производят наладочные работы с подачей напряжения по временной схеме?

4. В каком порядке проводят комплексное опробование электрооборудования?

5. С какой целью и в какой период проводятся испытания электрооборудования?

6. Какие виды работ необходимо выполнять при испытаниях силовых трансформаторов?

7. Какими методами измеряется сопротивление обмоток постоянному току?

Задания к лабораторной работе:

Измерить сопротивление обмоток трансформатора постоянному току.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Измерить сопротивление обмоток трансформатора постоянному току способом падения напряжения (метод вольтметра — амперметра). Для измерения необходимо собрать схемы рисунка 3.1.

2. Составить алгоритм измерения сопротивления обмоток трансформатора постоянному току при помощи моста.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности.

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Лабораторная работа №4

Измерение сопротивления заземления различных контуров

Цель работы: изучить методы измерения сопротивления заземления различных контуров.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по назначению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления – трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя – металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Данный тип заземляющего устройства применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещают по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлителе обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводу, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от назначения установки.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы для иных целей.

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3…5см и стальные уголки размером от 40*60 до 60*60мм и длиной 2,5м.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для целей заземления дает большую экономию. Недостатками естественных заземлителей является доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.

В объем испытаний заземляющей сети входит проверка: правильности выполнения заземляющей проводки; состояния элементов заземляющего устройства; соответствия сечений заземляющих проводников ПУЭ; состояния пробивных предохранителей; наличия цепи между заземлителями и заземляемыми элементами. Последние два испытания проводят электрическими методами, а остальные — внешним осмотром. При проверке правильности выполнения заземляющих устройств устанавливают соответствие испытываемой сети требованиям ПУЭ и СНиП, данным проекта, ГОСТу, ПТЭ и ПТБ. Проверка состояния элементов заземляющих устройств заключается в их внешнем осмотре и контроле надежности сварных соединений простукиванием молотком, а болтовых — осмотром и затягиванием гаек. Для правильной оценки качества заземлителей их сопротивления измеряют в периоды наименьшей проводимости грунта — зимой и летом. При испытаниях вновь смонтированной установки результаты измерения сопротивления заземления необходимо пересчитать с учетом сезонных изменений удельного сопротивления грунта с помощью поправочного коэффициента для средней полосы, приведенного в табл. 6. В других районах эти коэффициенты утверждаются местными органами Госэнергонадзора. Сопротивление заземляющих устройств измеряют методом амперметра — вольтметра или переносными приборами МС-08, МС-07, М-416.

Таблица 4.1. Поправочный коэффициент к значению измеренного сопротивления заземлителя для средней полосы

Заземлители	Глубина заложения, м	Поправочный коэффициент
		К1	К2	К3
Поверхностные	0,5	6,5	5.0	4,5
	0,8	3,0	2.0	1,6
Углубленные (трубы, уголки, стержни)	Верхний конец на глубине 0,8 м от поверхности земли	2,0	1,5	1,4

Коэффициенты K1, K2, и К3 (табл. 4.1) применяют при измерении сопротивления заземления соответственно во влажном грунте и при выпадении большого количества осадков, в грунте средней влажности и сухом при выпадении небольшого количества осадков.

Для измерения сопротивления заземления к измерителю М-416 подключают измеряемое сопротивление Rx, вспомогательный заземлитель R_B и зонд R_З (рис. 4.1, а, б).

В качестве вспомогательного заземлителя и зонда используют стальные электроды (пруток или трубу диаметром не менее 5 мм) длиной не менее 800 мм.

Один конец электрода заострен для забивки в грунт, а на другом конце — болт с гайкой для присоединения провода и поперечина из такого же материала для удобства извлечения электрода из грунта по окончании измерений.

Рисунок 4.1 - Подключение прибора к сопротивлению, заземлителю и зонду по схеме:

а — трехзажимной, б — четырехзажимной

В качестве вспомогательных заземлителей можно использовать металлические предметы, зарытые в землю (стальные пасынки опор, одиночные заземлители и др.), при условии, что они не связаны с испытываемым заземлителей и находятся от него на требуемом для замеров расстоянии (рис. 4.1 и 4.2). Во избежание увеличения переходного сопротивления заземлителя и зонда электроды следует забивать в грунт прямыми ударами, стараясь не раскачивать их. В зависимости от значений определяемых сопротивлений и требуемой точности их измерения проводят по любой указанной схеме. При этом в результат измерений входит сопротивление провода, соединяющего зажим / с сопротивлением Rx. Такие схемы допустимы при измерении сопротивлений выше 5 Ом.

Для меньших значений измеряемого сопротивления используют схемы, приведенные на рис. 4.1, б и 4.2, а, б. Максимально допустимые сопротивления растеканию тока основных заземлителей и устройств грозозащиты приведены в табл. 4.2.

Для измерения сопротивления металлической связи корпусов электрооборудования с контуром заземления служат различные измерительные мосты, а также измерители заземления МС-08, М-416, М-372. Омметр М-372 предназначен специально для проверки заземляющей проводки, а также для обнаружения на корпусе электроприемника напряжения переменного тока от 60 до 380 В. Предел измерений омметра 5 Ом.

.

Рисунок 4.2 - Подключение прибора к сложному заземлителю по схеме:

а — трехзажимной, б — четырехзажимной

Таблица 4.2 - Допустимые сопротивления растеканию тока основных заземлителей и устройств грозозащиты

Характеристика установки или заземляющего объекта	Измеряемая величина	Максимально допустимые значения в периоды паи меньшей проводимости почвы Ом
Электроустановки напряжением выше 1000 В
Установка с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А)	Сопротивление заземляющего устройства каждого объекта	0 5с учетом естественного заземления
Установка с малыми токами замыкания на землю	То же	250//*
То же, но при одновременном использовании заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1000 В	»	125/1*
Отдельно стоящий молниеотвод	Сопротивление заземли теля	25
Электроустановки напряжением до 1000В
Все электрооборудование, за исключением генераторов и трансформаторов мощностью 100 кВ- А и менее	Сопротивление заземляющего устройства		4
Генераторы и трансформаторы мощностью 100 кВ- Ли менее, нейтрали которых при соединены к заземляющему устройству	То же		10
Установки с глухим заземлением нейтрали	То же, каждого из повторных заземлений нулевого провода		10
Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1000 В
Железобетонные, металлические и деревянные опоры всех типов, на которых установлены устройства грозозащиты или подвешен трос, а также железобетонные и металлические опоры линий 35 кВ в сетях с малыми токами замыкания на землю и опоры напряжением 3—20 кВ, устанавливаемые в пасе ленных местностях	Сопротивление заземляющего устройства опоры при удельном сопротивлении земли Ом • см до 104 104—5- 104 5- 104—10- 104 более 10- 104		До 10 » 15 » 20 » 30
Трубчатые разрядники, устанавливаемые в местах пересечения линий выше 20 кВ и в местах с ослабленной изоляцией	Сопротивление заземли теля		15
Трубчатые разрядники, устанавливаемые на подходах линий к подстанциям, с шинами которых электрически связаны вращающиеся машины	То же		5
Воздушные линии электропередачи до 1000 В с изолированной нейтралью
Железобетонные и металлические опоры	Сопротивление заземлиющего устройства опоры		50**

* В сетях без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства должно быть не менее 10 Ом (/ - расчетный ток замыкания на землю);

** В сетях с заземленной нейтралью металлические опоры и арматура железобетонных опор должны быть соединены с нулевым заземленным проводом

Независимо от используемого прибора порядок выполнения измерений следующий: один провод (большей длины) от прибора присоединяют непосредственно к магистрали заземления, другой к корпусу электрооборудования.

Рисунок 4.3 - Схемы измерения сопротивления заземляющей проводки прибором МС-08: а — сопротивление соединительных проводников входит в измеряемое,

б — сопротивление соединительных проводников исключается из измеряемого,

1 - магистрали заземления: 2 — провод, 3 — опора

Таким образом создается цепь тока: корпус — щуп — соединительный провод — прибор — соединительный провод магистраль заземления — заземляющий проводник — корпус. Зная сопротивление соединительных проводов к прибору, сопротивление металлической связи данного электрооборудования с контуром заземления определяют как разность измеренного сопротивления и сопротивления соединительных проводов. На практике металлическую связь корпуса электрооборудования с магистралью заземления чаще всего проверяют тем же прибором, что и сопротивление растеканию тока, например МС-08 по схеме, показанной на рис. 4.3.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Что называется защитным заземлением?

2. Что такое заземлитель?

3. Что используется в качестве заземлителя?

4. Какие работы входят в объем испытаний заземляющей сети?

5. С помощью каких приборов производят замеры?

Задания к лабораторной работе:

• Изучить схемы измерения сопротивления заземления.

• Составить алгоритм измерений.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

4.1 Определить требования к заземляющим устройствам.

4.2 Определить части электроустановки, подлежащие занулению или заземлению.

4.3 Составить алгоритм испытаний заземляющих устройств.

4.4 Начертить и пояснить принцип действия схем для измерения сопротивления заземляющих устройств.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности.

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Лабораторная работа №5

Определение начал и концов обмоток электродвигателя

Цель работы: Проверка правильности соединений выводов обмоток электродвигателей.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую.

В основу работы подавляющего числа электрических машин положен принцип электромагнитной индукции.

Электрическая машина постоянного тока состоит из неподвижной части — индуктора и подвижной части — якоря.

В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Электрическая машина переменного тока состоит из неподвижной части — статора и подвижной части — ротора.

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоника магнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора (благодаря чему сам ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — всегда есть разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле вращается быстрее ротора).

Асинхро́нная машина — электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.

Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120⁰. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока.

Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. Основным методом сборки магнитопровода в пакет является шихтовка.

По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором - используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТН, которые повсеместно используются в крановых установках.

Перед выполнением наладочных операций осуществляют внешний осмотр электрической машины и убеждаются в том, что она находится в состоянии, пригодном для испытаний, а ее установка и паспортные данные соответствуют проекту. Знакомятся с монтажными чертежами, спецификациями, результатами заводских испытаний. После внешнего осмотра наладчики проверяют механическую часть машины. Перед пуском, как правило, контролируют состояние подшипников. В электрических машинах общего назначения применяют в основном подшипники закрытого типа, заполненные смазкой на заводе-изготовителе. Обычно наладку механической части машин выполняют специализированные организации, поэтому наладчику электрической части перед испытаниями необходимы лишь сведения о готовности механической наладки.

Машины постоянного тока мощностью до 200 кВт и напряжением до 440 В, вводимые в эксплуатацию после монтажа, проходят приемосдаточные испытания в объеме, предусмотренном ПУЭ.

Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и бандажей машины, а также между обмотками осуществляется мегаомметром на 1000 В. При проверке изоляции обмотки по отношению к корпусу один из щупов мегаомметра прикладывают к зачищенной металлической поверхности корпуса машины, второй к выводному концу той обмотки, сопротивление изоляции которой измеряют.

Если в машине имеется несколько обмоток, то кроме измерения сопротивления изоляции каждой из них по отношению к корпусу проверяют состояние их изоляции между собой. С этой целью все остальные обмотки соединяют с корпусом или по окончании измерения сопротивления изоляции всех обмоток по отношению к корпусу определяют сопротивление изоляции между каждыми двумя обмотками. Согласно ПУЭ оно должно быть не ниже 0,5 МОм между обмотками и каждой обмоткой относительно корпуса при 10—30 °С. Сопротивление изоляции ниже 0,5 МОм может быть вызвано попаданием в изоляцию влаги, поверхностной влажностью, оседанием токопроводящей пыли на выводах, обмотках, коллекторе. При этом рекомендуется продуть машину сухим сжатым воздухом, очистить выводы обмоток, торец коллектора, изоляционные детали щеткодержателей. Если после, чистки и продувки сопротивление изоляции не повысится, выполняют поверхностную сушку машины и осуществляют контрольное измерение сопротивления изоляции.

Необходимо помнить, что показания мегаомметра зависят от продолжительности приложения напряжения к проверяемой обмотке. Чем больше время, прошедшее от момента приложения напряжения к изоляции до момента отсчета, тем больше измеренное сопротивление изоляции. С повышением температуры сопротивление изоляции уменьшается.

При измерении сопротивления обмоток постоянному току проверяют состояние их контактных соединений (паек, болтовых, сварных соединений). Сопротивления измеряют методом амперметра — вольтметра, моста и микроомметра.

Необходимо помнить о некоторых особенностях измерений сопротивлений обмоток машин постоянного тока: сопротивление последовательной обмотки возбуждения, уравнительной и обмотки добавочных полюсов невелико (тысячные доли ома), поэтому его измеряют с помощью микроомметра; сопротивление обмотки якоря определяют методом амперметра — вольтметра с использованием специального двухконтактного щупа с пружинами с изоляционной рукояткой (рис. 5.1). Сопротивление постоянному току реостатов и пускорегулировочных резисторов обычно измеряют мостами ММВ, МВУ-49, Р-333 и др. При этом измерения выполняют для всего реостата полностью и на каждом положении ползунка (ответвлении).

Рисунок 5.1 Измерение сопротивления якоря с помощью двухконтактного щупа РА — амперметр, PV — вольтметр. GB — батарея. RK — реостат, Si, S2 — выключатели

При испытаниях электрических машин на холостом ходу и под нагрузкой возможны различные неисправности. Причины и способы устранения простейших неисправностей машин приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Причины и способы устранения неисправностей машин

Неисправность	Причина	Способ устранения
Искрение всех или части щеток	Щетки не установлены на нейтраль Щетки неправильно установлены в щеткодержателях (размеры щеток не соответствуют размерам щеткодержателей)	Установить щетки на нейтраль Правильно установить щетки в щеткодержателях
	Слабое или сильное нажатие щеток на коллектор	Отрегулировать с помощью пружины щеткодержателя давление щеток на коллектор
	Несоответствие материала, размеров и количества щеток заводским данным	Проверить соответствие данных установленных щеток требуемым
Местные перегревы якорной обмотки двигателя	Витковое и ли короткое замыкание в одной или нескольких катушках якоря	Отыскать повреждение и перемотать катушку якоря
Двигатель плохо разгоняется и работает с ненормальной частотой вращения	Закорачивание соседних пластин коллектора	Продорожить коллектор, снять заусенцы острым шабером
	Соединение между катушками или хомутами, например от оставшегося после пайки олова	Осмотреть все петушки и хомутики, при обнаружении соединенных вместе разъединить их

Значения сопротивлений должны отличаться от данных завода-изготовителя не более чем на 10 %.

Электродвигатели переменного тока напряжением до 1000 В, вводимые в эксплуатацию после монтажа, подвергают приемосдаточным испытаниям в объеме, предусмотренном ПУЭ.

Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками, а также сопротивления изоляции заложенных в электродвигатель температурных индикаторов осуществляют мегаомметрами. Если в электродвигателях выведены начало и конец каждой фазы, сопротивление изоляции обмотки измеряют отдельно для каждой фазы относительно корпуса и между обмотками. В многоскоростных многообмоточных электродвигателях это сопротивление должно быть измерено на выводах каждой обмотки в отдельности, в асинхронных электродвигателях с фазным ротором — отдельно для обмоток статора и обмоток ротора.

Допустимые сопротивления изоляции электродвигателей напряжением до 1000 В приведены в табл. 5.2. Измерение сопротивления обмоток постоянному току двигателей мощностью 300 кВт и более производят при неподвижном роторе. Сопротивление многофазных обмоток при наличии выводов начала и конца всех фаз измеряют пофазно. В электродвигателях с фазным ротором должно быть измерено также сопротивление обмотки ротора.

Таблица 5.2 - Допустимые значения сопротивления изоляции электродвигателей переменного тока

Испытываемый объект	Напряжение мегаом метра, В	Сопротивление изоляции
Обмотка статора напряжением до 1000 В	1000	Не менее 0,5 МОм при 10—30 °С
Обмотка ротора синхронного двигателя и электродвигателя с фазным ротором	500	Не менее 0,2 МОм при температуре 10—30 °С
Термоиндикатор	250	Не нормируется

Если фазы обмотки статора соединены в «звезду» и не имеют вывода нулевой точки, сопротивление измеряют между каждыми двумя выводами (двумя фазами) электродвигателя. При измерении сопротивления обмотки ротора электродвигателя подключают измерительную схему непосредственно к концам обмотки, чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов щеток. Согласно ПУЭ измеренные сопротивления постоянному току обмоток различных фаз должны отличаться друг от друга или от заводских данных не более чем на 2 %.Во всех случаях измеряют сопротивление постоянному току реостатов и пускорегулировочных резисторов, общее сопротивление и проверяют целость отпаек. Эти сопротивления составляют десятые и сотые доли ома, поэтому измерение пусковых сопротивлений в цепи ротора электродвигателя обычно осуществляют мостовым методом или микроомметром. Значение измеренного сопротивления должно отличаться от паспортных данных не более чем на 10 %. Ошибка при измерениях пусковых сопротивлений может привести к ненормальному пусковому режиму электродвигателя.

Проверка правильности соединений выводов обмоток электродвигателей сводится к определению начал и концов каждой из них. Полярность выводов трехфазных электродвигателей проверяют несколькими способами, наиболее распространенные из которых приведены ниже. Вначале определяют выводы каждой обмотки в отдельности с помощью мегаомметра, моста или пробника УП-71, ПУ-82. Для проверки правильности соединений выводов используют источник постоянного тока (аккумулятор или сухой элемент) и вольтметр постоянного тока (милливольтметр или гальванометр).

Схемы проверки выводов обмотки показаны на рис. 5.2. К одной из обмоток кратковременно подключают источник питания, к двум другим — поочередно вольтметр (рис. 5.2, а), чтобы в момент подачи напряжения от источника питания стрелка отклонилась вправо. При этом « + » батареи и «—» вольтметра соединены с одноименными выводами обмоток. Маркировку выводов проверяют попарным включением обмоток. Две обмотки включают последовательно и кратковременно подключают к источнику питания. К третьей обмотке подсоединяют вольтметр. Если две обмотки соединены последовательно одноименными выводами (рис. 5.2, б), стрелка вольтметра при включении выключателя S не будет отклоняться. При соединении обмоток разноименными выводами (рис. 5.2, в) в момент включения и отключения выключателя S стрелка вольтметра отклоняется. Так же определяют соответствие выводов третьей обмотки с выводами первой или второй.

Рисунок 5.2- Схемы проверки выводов обмотки статора с помощью источника постоянного тока а—подключение к источнику одной обмотки, 6, в — подключение к источнику двух обмоток, /, //, /// обмотки, /(, Н концы и начала обмоток

Проверку полярности выводов можно выполнить на переменном токе (рис. 5.3). Соединяют последовательно две обмотки, а к третьей обмотке подключают вольтметр PV или лампу накаливания. При соединении между собой одноименных выводов вольтметр имеет показания, близкие к нулю (рис. 5.3, а).

Рисунок 5.3 - Схемы проверки выводов обмотки статора с помощью источника переменного тока:

а - подключение к источнику одной обмотки,

б — подключение к источнику двух обмоток

Рисунок 5.4 - Схемы проверки соединений составных частей обмотки:

а — определение составных частей обмотки,

6 — определение полярности обмоток

Установив одноименные выводы первой и второй обмоток, повторяют проверку, соединяя между собой первую и третью обмотки и подключая вольтметр ко второй для определения полярности выводов третьей обмотки. При соединении двух обмоток разноименными выводами вольтметр покажет наличие напряжения на третьей обмотке (рис.5.3, б). Проверку полярности выводов обмоток выполняют на пониженном 5—10% Uном напряжении.

Правильность соединений отдельных частей составной обмотки проверяют по схеме, показанной на рис. 5.4. Подавая переменный ток в одну часть обмотки, по наибольшему из измеренных напряжений находят другую часть обмотки, принадлежащей этой же фазе (рис. 5.4, а). Так же определяют части обмоток, принадлежащие остальным двум фазам. Полярность составных частей обмотки проверяют по схеме, показанной на рис. 5.4, б.

Проверку работы электродвигателя на холостом ходу или с ненагруженным механизмом осуществляют таким образом. После проверки действия защиты и сигнальной аппаратуры выполняют пробный пуск двигателя с отключением и прослушиванием стука, шума, вибрации. Затем запускают, проверяют разгон до номинальной частоты вращения и нагрев подшипников, включают электродвигатель на различные частоты вращения (многоскоростные двигатели), измеряют ток холостого хода всех фаз. Продолжительность проверки, как правило, не менее 1 ч. Работу электродвигателя под нагрузкой проверяют при включении технологического оборудования в момент сдачи в эксплуатацию.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1. Назовите основные части электрической машины постоянного тока.

2. Назовите основные части асинхронного двигателя.

3. Дайте сравнительную характеристику АД с фазным и короткозамкнутым ротором.

4. Как осуществляют внешний осмотр электрических машин перед началом их испытаний?

5. Какие основные неисправности машин постоянного тока и способы их устранения вы знаете?

6. Каковы основные объемы испытаний машин переменного тока?

Задания к лабораторной работе:

Изучить методику испытаний электрических машин.

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

5.1 Составьте таблицу обозначений обмоток электрической машины.

Виды обмоток и схемы соединений	Число выводов	Название выводов	Обозначение выводов
			начало	конец

5.2 Составьте алгоритм испытаний электрических машин.

5.3 Начертите и поясните схемы сушки асинхронной машины.

5.4 Проанализируйте таблицы, содержащие неисправности электрических машин.

5.5 Начертите схемы проверки выводов обмотки электрической машины и поясните их.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности (профессии).

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Лабораторная работа №6

Определение активных и индуктивных сопротивлений обмоток, проверка полярности обмоток

Цель работы: определить сопротивления обмоток и проверить их полярность.

Обеспеченность занятия:

Приборы и материалы: лабораторный стенд.

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы:

Асинхронные машины используются в основном как двигатели; в качестве генераторов они применяются крайне редко.

Асинхронные двигатели – наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих в настоящее время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.

Асинхронные двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и других станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т. д. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т. е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т. п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.

Серия 4А. Основное исполнение серии. Двигатели выполняются с короткозамкнутым и с фазным роторами.По степени защиты от внешних воздействий и по способу охлаждения различают: закрытое исполнение (IP44) с наружным обдувом от вентилятора, расположенного на валу двигателя (IC0141); защищенное исполнение (IP23) с самовентиляцией (IC01).

Двигатели мощностью от 0,12 до 0,37 кВт изготавливают на номинальные напряжения 220 и 380 В, со схемой соединения обмоток статора Δ или λ; эти двигатели имеют три выводных провода. Двигатели мощностью от 0,55 до 11 кВт, кроме того, выполняют на напряжение 660 В (при тех же схемах соединения и количестве выводных проводов).

Двигатели мощностью от 15 до 110 кВт изготавливают на номинальные напряжения 220/380 и 380/660 В, а от 132 до 400 кВт – только на 380/660 В; эти двигатели имеют схему соединения Δ/λ и шесть выводных приводов. Общие технические данные на указанные двигатели регламентированны ГОСТ 19523.

Модификации серии 4А. На базе основного исполнения серии изготовляются следующие электрические модификации: двигатели с повышенным пусковым моментом, предназначенные для привода механизмов, имеющих большие статические и инерционные нагрузки в момент пуска (компрессоры, конвейеры, насосы, поворотные круги и т. д.); двигатели с повышенным скольжением – для работы в повторно-кратковременных режимах с частыми пусками или с пульсирующей нагрузкой (штамповочные прессы, молоты, поршневые компрессоры и т. д.); многоскоростные двигатели на две, три и четыре частоты вращения – для привода механизмов со ступенчатым регулированием частоты вращения (металлообрабатывающие станки, механические колосниковые решетки, некоторые виды лебедок и т. д.); двигатели на частоту 60 Гц – для работы от сети с указанной частотой.

Обмотка ротора асинхронного двигателя может быть короткозамкнутой (беличья клетка), фазной (присоединяется к контактным кольцам) или коллекторной (присоединяется к коллекторным пластинам). Наибольшее распространение имеют дешевые в производстве и надежные в эксплуатации двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе, или короткозамкнутые двигатели. Двигатели с фазной обмоткой на роторе, или двигатели с контактными кольцами, применяются лишь при тяжелых условиях пуска, а также при необходимости плавного регулирования частоты вращения, преимущественно вниз от номинальной. Коллекторные асинхронные двигатели вследствие высокой стоимости и меньшей надежности применяют весьма редко, главным образом в приводах с широкими пределами регулирования частоты вращения.

Двигатели с контактными кольцами иногда применяют в каскаде с другими машинами. Каскадные соединения асинхронной машины позволяют плавно регулировать частоту вращения в широком диапазоне при высоком cos, однако из-за значительной стоимости не имеют сколько-нибудь заметного распространения.

Определение активных и индуктивных сопротивлений статора и ротора – параметров схемы замещения асинхронной машины – необходимо для расчета режима х. х., номинальных параметров, рабочих и пусковых характеристик, а также построения круговых диаграмм.

Активные сопротивления рассчитывают для температуры 20⁰С, а при определении потерь их приводят к стандартной рабочей температуре по ГОСТ 183, как путем умножения их на коэффициент т_Т.

При расчете индуктивных сопротивлений поле рассеяния условно разбивают на три составляющие: пазовое, дифференциальное и лобовых частей обмоток. Для каждой составляющей определяют магнитную проводимость, суммируют эти проводимости и по ним рассчитывают индуктивное сопротивление.

Проводимость пазового рассеивания зависит от формы и размеров паза. В двухслойных обмотках с укороченным шагом в некоторых пазах располагаются катушки или стержни, принадлежащие разным фазам, вследствии чего потокосцепление такой обмотки уменьшается.

Проводимость дифференциального рассеяния обусловлена высшими гармоническими. Высшие гармоники поля статора наводят токи в обмотке ротора; демпфирующую реакцию этих токов учитывают только при короткозамкнутом роторе. Скос пазов уменьшает демпфирующую реакцию токов.

Проводимость рассеяния лобовых частей обмотки зависит от количества пазов на полюс и фазу, длины лобовой части катушки и от укорочения шага обмотки.

При пуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеющим глубокие пазы или двойную клетку, в том числе и в виде бутылочного паза, возникает явление вытеснения тока в обмотке ротора, которое приводит к увеличению активного и уменьшению индуктивного сопротивления этой обмотки.

Кроме того, при пуске, а также в режимах работы от s=1 до s_max (соответствующем М_max) следует учитывать явление насыщения путем потоков рассеяния, которое зависит от величины токов, протекающих в пазах, и уменьшает индуктивные сопротивления статора и ротора. Таким образом, разным режимам работы двигателя – номинальному, пусковому и при М_max – соответствуют различные значения r ₂, x₁ и x ₂.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе:

1 Дайте определение асинхронному двигателю.

2 Назовите основные части АД.

3 С какой целью рассчитывают активные и индуктивные сопротивления статора и ротора?

Задания к лабораторной работе:

Снять характеристики короткого замыкания I_К=f(U), Р_К=f(U), Z_К= f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Инструкция по выполнению лабораторной работы:

1. Собрать схему (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 - Электрическая схема соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Испытуемый асинхронный двигатель М1 получает питание через выключатель А6 и трехфазные трансформаторные группы А2,А7 от трехфазного источника питания G1.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1.

С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, потребляемые испытуемым двигателем М1.

6.2 Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

6.3 Снимите кожух, закрывающий муфту, соединяющую вал машины постоянного тока М2 с валом двигателя М1, и закрепите на ней стопорное устройство.

6.4 Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (рис. 6.2).

Рисунок 6.2 - Электрическая схема соединений тепловой защиты

машины переменного тока

6.5 Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

6.6 Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

6.7 Переключатели режима работы источника G2 и выключателя А6 установите в положение "РУЧН.".

6.8 В трехфазных трансформаторных группах А2 и А7 переключателем установите номинальные вторичные напряжения трансформаторов 242 В.

6.9 Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

6.10 Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

6.11 Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

6.12 Нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6 подключите двигатель М1 к электрической сети.

6.13 Быстро (менее чем за 10 с) считайте и занесите в таблицу 6.1 показания вольтметра Р1.1 (линейное напряжение U двигателя М1), амперметра Р1.2 (ток I_К статорной обмотки двигателя М1), а также ваттметра измерителя Р2 (активная P_К1 мощность, потребляемая одной фазой двигателя М1) и сразу после этого нажатием кнопки «ОТКЛ» выключателя А6 отключите двигатель М1 от электрической сети.

6.14 Повторите необходимое количество раз процедуру подключения двигателя М1 к электрической сети, считывания показаний измерительных приборов и отключения двигателя М1 от электрической сети при различных более низких номинальных вторичных напряжениях трансформаторов групп А2 и А7.

Таблица 6.1

U, В
IК, А
PК1, Вт

6.15 Отключите источник G1.

6.16 Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

6.17 При необходимости большей вариативности значений линейного напряжения повторите эксперимент с соединением вторичных обмоток трансформаторов группы А7 по схеме «звезда».

6.18 Используя данные таблицы 6.1, вычислите соответствующие напряжению U значения полной активной мощности P_К, потребляемой двигателем М1, и полного его сопротивления короткого замыкания Z_K по формулам

P_К= 3P_К1,

Z_K=U/ I_К.

6.19 Полученные результаты занесите в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

U, В
PК, Вт
ZK, Ом

6.20 Используя данные таблиц 6.1 и 6.2 постройте искомые характеристики короткого замыкания I_К=f(U), Р_К=f(U), Z_K=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Порядок выполнения отчета по лабораторной работе:

Отчет по лабораторным работам оформляется в тетрадях для лабораторных работ и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью лабораторной работы.

Учитывая подготовку, выполнение лабораторных работ и ответы на вопросы по итогам выполнения работ, выставляются оценки в дорожной карте по каждой специальности (профессии).

Отчеты по всем выполненным работам хранятся у преподавателя в течение года. Лучшие отчеты используются в работе преподавателя.

Список использованных источников

Основные источники:

1. Акимова, Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования / Н.А. Акимова. – М.: Академия, 2015.

2. Панфилов, В.А. Электрические измерения: учебник / В.А. Панфилов. – М.: Академия, 2010. – 288с.

3. Сибикин, Ю.Д. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.: Академия, 2012. – 236с.

4. Хромовин, П.К. Электротехнические измерения: учебник / П.К. Хромовин. – М.: Форум, 2011. – 287с.

Дополнительные источники:

1. Афонин, А.М. Энергосберегающие технологии в промышленности: учебное пособие / А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, А.Н. Петрова. М.: ФОРУМ, 2011. – 272с.

2. Варварин, В.К. Выбор и наладка электрооборудования: справочное пособие / В.К. Варварин. - М.: ФОРУМ, 2010. – 240с.

3. Павлович, С.Н. Ремонт и обслуживание электрооборудования: учебник для учащихся начального профессионального образования / С.Н. Павлович. - Ростов на Дону: Феникс, 2009. - 248с.

4. Сибикин, Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий: учебник для нач. проф. образования / Ю.Д. Сибикин. – М.: Академия, 2010.

5. Синдеев, Ю.Г. Электротехника с основами электроники / Ю.Г. Синдеев. – Ростов н/Д: Феникс, 2010.

6. Славинский, А.К. Электротехника с основами электроники: учебное пособие / А.К. Славинский, И.С. Туревский. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2012.

7. Хрусталева, З.А. Электрические измерения. Задачи и упражнения: учебное пособие / З.А. Хрусталева. – М.: КНОРУС, 2011.

Интернет - ресурсы:

1. «Школа для электрика» Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/

2. «Электрик» Бытовая электроника, автомобильная электроника, измерительная техника, начинающему радиолюбителю, студенту, радиолюбительские расчеты. Лекции по теории электротехники. Электротехнические форумы для электриков и энергетиков. Вопросы и ответы по электротехнике. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.electrik.org

3. «Электротехника» Лекции, практические контрольные [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://model.exponenta.ru/electro/contents.htm

4. Измерительные приборы, все о КИП и системах автоматизации. Электроизмерительные приборы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.kipinfo.ru/pribori/electrical/

5. Неисправности электрооборудования и способы их устранения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.ielektro.ru.

6. Ремонт электрооборудования распределительных устройств до 10 кВ [Электронный ресурс] . – Режим доступа: forca. ги

7. Школа для электрика: Эксплуатация и ремонт электрооборудования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www. ElectricalSchool.info.

8. Электрические измерения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rnbo.khb.ru/files/cor/11089.htm

9. Электрические измерения и приборы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edu.sernam.ru/book_elt.php?id=25

Версия: 1.0

Без подписи документ действителен 8 часов после распечатки. Дата и время распечатки: 31.08.2015 12:15

Стр.31 из 31