Методические рекомендации по выполнению практических занятий по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования

Т.Е. Гараева

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

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 практических занятий 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. – 29 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 практических занятий 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 практических занятий по МДК 02.01. Организация и технология проверки электрооборудования адресованы студентам очной формы обучения и включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятий и инструкции по выполнению практических занятий.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Уважаемый студент!

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

Приступая к выполнению практического занятия, 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 практического занятия, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

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

Отчет о практическом занятии Вы должны выполнить по приведенному алгоритму в тетрадях для практических занятий.

Наличие положительной оценки по практическому занятию 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 практическое занятие Вы должны найти время для его выполнения и пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к практическому занятию 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.
Практическое занятие №1 Выбор измерительных приборов, испытательного оборудования, схемы их включения	5
Практическое занятие №2 Определение скорости и временных характеристик выключателей	8
Практическое занятие №3 Определение коэффициента трансформации	13
Практическое занятие №4 Определение потерь холостого хода	17
Практическое занятие №5 Проверка группы соединения обмоток	21
Практическое занятие №6 Определение неисправностей асинхронных двигателей	25
Список использованных источников	29

Практическое занятие №1

Выбор измерительных приборов, испытательного оборудования, схемы их включения

Цель работы: изучить методику выбора измерительных приборов и испытательного оборудования.

Обеспеченность занятия

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

Наладка – проверка и испытания электрооборудования. Проверка производится осмотром, измерительными приборами, испытания – измерительными приборами, специальными установками, подачей испытательного напряжения и другими методами.

Испытательно - наладочные работы производятся в период изготовления электрооборудования (ЭО) – заводские типовые и контрольные испытания; в процессе монтажа – приемосдаточные испытания и наладка; в процессе эксплуатации – профилактические измерения и испытания, что позволяет расширить возможности обнаружения дефектов с целью своевременного ремонта или замены оборудования; испытания и измерения после капитального ремонта и т.д.

Объем и нормы приемосдаточных испытаний ЭО определяются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и другими отраслевыми правилами и инструкциями.

Все ЭО должно пройти проверку работы механической части в соответствии с заводскими и монтажными инструкциями.

Заключение о пригодности ЭО к эксплуатации делается на основании рассмотрения результатов всех проверок и испытаний, относящихся к данной единице оборудования.

Все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими документами, инструкциями заводов – изготовителей, ПУЭ, произведенные монтажным персоналом в процессе монтажа, наладочным персоналом перед вводом ЭО в эксплуатацию, должны быть оформлены актами и протоколами по соответствующей форме.

Наладка ЭО невозможна без применения различных электроизмерительных приборов.

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительная установка - совокупность функционально объединенных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Измерительная установка может содержать в своем составе меры, измерительные приборы, а также различные вспомогательные устройства.

Измерительная система - это совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

По виду различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Совокупность приемов использования принципов и средств измерений называется методом измерений.

Методы измерения подразделяют на метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет значения измеряемой величины производится непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Так, измерение сопротивления омметром является примером прямого измерения методом непосредственной оценки.

Метод сравнения предполагает операцию сравнения измеряемой величины с мерой в каждом из актов измерения.

Достоинством метода сравнения является высокая точность измерений, а недостатком — сложность.

Метод непосредственной оценки, наоборот, отличается простотой и малым временем измерения. Поэтому, несмотря на сравнительно малую точность, он получил наибольшее распространение в производственной практике, в то время как метод сравнения используется в основном при лабораторных измерениях. Однако в связи с интенсивным развитием автоматизации измерений метод сравнения будет находить все большее применение и на производстве.

По степени точности электроизмерительные приборы делятся на классы: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5;2,5;4,0, а вспомогательные части к приборам: 0,02; 0,05;0,1; 0,2; 0,5; 1,0.

Согласно принципу действия электроизмерительные приборы разделяют на магнитоэлектрические, электродинамические, электромеханические, электромагнитные, индукционные, электростатические, магнитодинамические, ферродинамические, электронные, электрохимические и термоэлектрические.

Классификация электроизмерительных приборов по роду тока помогает определить, в каких цепях какого тока может применяться тот или иной измерительный аппарат. Как правило, на приборе с помощью условных обозначений помечают, работает ли он в сетях переменного или постоянного тока. На приборах переменного тока дополнительно указывается диапазон частот, в котором они могут работать.

По классу точности определяют степень погрешности того или иного прибора. Как правило, класс точности также указывается в основных параметрах прибора. Класс точности равен допустимой приведенной погрешности и может колебаться в пределах от 0,05% до 4,0%. Чем ниже процент, тем точнее показываемые прибором результаты измерений. Класс точности приборов определяет максимальную погрешность прибора, которая может быть обусловлена конструктивными особенностями, технологией производства и др. Класс точности показывает отклонения в измерениях при нормальных условиях работы прибора.

Электроизмерительные приборы разделяются по виду в зависимости от того, какую электрическую величину можно ими измерить. Название прибора чаще всего происходит от названия единиц измеряемых величин - амперметр, вольтметр и т.д.

По исполнению в зависимости от условий эксплуатации приборы разделяются на группы:

А - для работы в закрытых сухих помещениях;

Б - для работы в сухих неотапливаемых помещениях;

В - для работы в полевых или морских условиях;

Т - для работы в тропическом климате.

Измерение сопротивлений резисторов входит в объем почти всех видов пусконаладочных и эксплуатационных работ. При выполнении этих измерений выявляют целость токоведущих цепей электрических машин и аппаратов, обнаруживают обрывы катушек, параллельных ветвей, витковые замыкания, проверяют качество сварки, пайки и др.

Для измерения сопротивлений постоянному току используют разнообразные приборы и следующие методы: амперметра — вольтметра, электрического моста, микроомметра.
Метод амперметра и вольтметра применяют во всех случаях, когда не требуется особенно большой точности измерения. Этим методом удобно пользоваться при измерении сопротивлений, находящихся в рабочем режиме. Точность измерения определяется суммой погрешностей амперметра и вольтметра. Для получения достаточно точных результатов необходимо использовать приборы класса точности 0,5 с погрешностью не более 0,5 %. Пределы измерений приборов выбирают так, чтобы отсчеты показаний производились во второй половине их шкалы. Обычно в таких случаях применяют многопредельные вольтметры с пределами измерения напряжения в цепях постоянного тока от 0,045 до 300 В и тока от 0,03 до 30 А. Метод основан на законе Ома, согласно которому измеряемое сопротивление какого-либо проводника R равно напряжению на его зажимах U, деленному на ток, проходящий через проводник R = z = U/l. Таким образом, если пропустить через сопротивление ток и измерить его и напряжение на зажимах сопротивления, можно определить значение сопротивления.

Метод амперметра и вольтметра дает правильные результаты при соблюдении следующих условий: количество разъемных контактов в схеме измерения должно быть наименьшим; источником постоянного тока должна быть сеть или аккумуляторная батарея достаточной емкости напряжением 4—12 В.

Для измерения сопротивлений (10-8—10+16 Ом) постоянному току с высокой точностью служат электрические мосты. Измерительный мост состоит из трех резисторов R1, R2, Rc, которые вместе с измеряемым сопротивлением резистора Rm образуют четырехугольник АБВГ. В его диагонали включены батареи GB и гальванометр Р (чувствительный магнитоэлектрический прибор).

Для более точного измерения сопротивлений в практике наладочных работ широко применяют мосты постоянного тока Р 316, УМВ, РЗЗЗ.

Для измерения малых сопротивлений применяют микроомметр, который дает эффект при большом количестве измерений, например: переходных сопротивлений контактов ошиновки, масляных выключателей, сопротивлений между соседними парами коллекторных пластин электрических машин и другого электрооборудования.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Дайте понятие наладки ЭО.

2. С помощью чего выполняется наладка ЭО?

3. Дайте определение измерительного прибора и измерительной установки.

4. На какие виды делятся измерения? Охарактеризуйте каждый из них.

5. Дайте сравнительную характеристику методов измерений.

Задания к практическому занятию:

1. Согласно обозначениям на шкалах электроизмерительных приборов, используемых в данной работе, указать назначение прибора, тип тока, безопасность, класс точности, систему измерительного механизма, рабочее положение при эксплуатации.

2. По классу точности электроизмерительных приборов, используемых в данной работе, вычислить их абсолютную (инструментальную) погрешность и указать к какой группе приборов (прецизионным, техническим или внеклассовым) они относятся.

Инструкция по выполнению практического занятия:

1. Составьте классификацию ИП.

2. По условным обозначениям шкалы ИП дать его полную характеристику.

3. Решить задачи по определению погрешностей [Д-2, стр. 21, № 2.2, 2.7].

4. Составить таблицу условных обозначений на шкалах ИП:

Условное обозначение	Наименование	Применение

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью практического занятия.

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

Практическое занятие №2

Определение скорости и временных характеристик выключателей

Цель работы: изучить метод определения скорости и временных характеристик выключателей.

Обеспеченность занятия:

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

При наладке и проверке релейной защиты и автоматики, испытаниях электрических машин, аппаратов измеряют различные промежутки времени, связанные с временем срабатывания отдельных реле и устройств защиты и автоматики в целом. Продолжительность этих промежутков может быть от миллисекунд до десятков секунд или нескольких минут. Точность измерений временных промежутков также различна. Большое время срабатывания (около 20 с и более) может измеряться обычным пружинным секундомером, который запускается вручную одновременно с пуском реле и останавливается при его срабатывании. Ошибка в измерении этим способом при таком большом времени срабатывания (около 0,5—1 с) существенного значения не имеет. Для более точного измерения продолжительности действия различных устройств применяют электрические секундомеры. Наибольшее распространение из них получили секундомеры ПВ-53, технические данные которых приведены ниже:

Номинальное напряжение питания, В 110-220 ± 20 %. Номинальная частота, Гц 50. Емкость циферблата, с 10. Погрешность для измерения времени, с:

• от 0 до 3 ±0,03

• » 3 » I0 ±0,05

При измерении суммарного времени нескольких промежутков времени погрешность равна указанной выше, умноженной на число замеров. Цена деления основной шкалы 0,01 с.

Секундомер состоит из вибратора, на обмотку возбуждения которого через добавочные сопротивления подается напряжение 110 или 220 В с частотой 50 Гц. Вибратор приводит в действие стрелочный механизм. Секундомер в начале испытания пускается включением вибратора, а при его отключении останавливается. Большая стрелка делает оборот за 1с (и показывает ее доли, а малая — за 10 с и показывает число целых секунд. Таким образом, время менее 1 с отсчитывается по одной большой стрелке, а время более 1 с — как сумма показаний малой и большой стрелок

Схема секундомера ПВ-53 приведена на рис. 2.1, а пример его использования при измерении времени замыкания и размыкания контактов электромагнитных реле в процессе их проверки и регулировки — на рис. 2.2.

Рисунок 2.1 - Схема секундомера ПВ-53:

U7 — обмотка возбуждения, С - конденсатор 1,0 мкФ, R — разрядный резистор 1 МОм

Рисунок 2.2 – Схемы измерения выдержки времени электрическим секундомером реле:

а, в — с размыкающим контактом, б, г— с замыкающим контактом;

R 1 — потенциометр; R2 — добавочный резистор

Для измерения времени включения и отключения механизмов масляных выключателей при наладке панелей быстродействующих защит, где требуется с достаточной точностью определять временные промежутки, составляющие тысячные доли секунды, в настоящее время применяют прибор Ф-291 — измеритель временных параметров с цифровым отсчетом. Прибор полностью собран на интегральных схемах и полупроводниковых элементах, имеет пятизначный цифровой отсчет показаний, обеспечивает их запоминание и ручной сброс. Он позволяет измерять временные параметры реле (время срабатывания и отпускания реле с замыкающим или размыкающим контактом) с учетом вибрации контакта при питании его обмоток от внешнего источника постоянного или переменного тока. Схема подключения прибора Ф-291 для измерений показана на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема подключения прибора Ф-291

При проверке и испытаниях автоматических выключателей выполняют следующее: внешний осмотр; измерение сопротивления изоляции и ее испытание повышенным напряжением промышленной частоты; проверку работоспособности автоматических выключателей при номинальном, пониженном и повышенном напряжениях оперативного тока; проверку действия максимальных, минимальных или независимых расцепителей автоматических выключателей с номинальным током 200 А и более.

При внешнем осмотре проверяют соответствие установленных автоматических выключателей проекту или параметрам сети; отсутствие внешних повреждений и наличие пломб на блоках полупроводниковых расцепителей; надежность контактных соединений; правильность регулировки контактной системы и четкость работы привода при ручном включении и отключении выключателя.

К внешнему осмотру можно приступать только после тщательного изучения инструкции по эксплуатации данных выключателей.

Сопротивление изоляции проверяют мегаомметром на 1000 В между зажимами полюсов и между зажимами каждого полюса и заземленной металлической конструкцией автомата в отключенном положении при снятом напряжении. Оно должно быть не менее 0,5 МОм. При неудовлетворительной изоляции необходимо выяснить причины: снять дугогасительные камеры и проверить состояние полюсов, отсутствие загрязнений и подключения к полюсам внешней коммутации, возможность увлажнения плиты выключателя. После устранения причины пониженного сопротивления его изоляции измерение повторяют. При установке дугогасительных камер на полюса выключателя после их снятия обращают внимание на то, чтобы главные и дугогасительные контакты не касались внутренних частей дугогасительных камер. Сопротивление изоляции обмоток приводов максимальных, минимальных и независимых расцепителей проверяют мегаомметром на 1000 В между одним из зажимов обмотки и заземленным корпусом. Оно должно быть не менее 0,5 МОм (для новых выключателей серии «Электрон» — 20 МОм). Перед началом измерения блоки полупроводниковых расцепителей снимают с выключателя («Электрон», А3700, ВА53-41) и проверяют сопротивление изоляции каждого из них мегаомметром на 500 В, соединив все выводы разъемов между собой. После испытания выключателя повышенным напряжением блоки устанавливают на место.

Работоспособность и надежность включения и отключения выключателей электроприводом при номинальном, пониженном и повышенном напряжениях проверяют до контроля действия максимальных расцепителей. На практике при такой проверке работоспособности привода необходима его регулировка, во время которой нарушается действие электромагнитных максимально-токовых расцепителей (у автоматов серий ABM, А-3700). Поэтому настройку максимально-токовой защиты выполняют на заключительной стадии наладки. Проверку работоспособности и надежности включения и отключения выполняют подачей на схему привода выключателя напряжения, равного номинальному (1,1 и 0,85 (Люм). При этом проверяют и в случае необходимости регулируют механизмы включения и отключения выключателя (количество операций включения и отключения при каждом значении напряжения составляет не менее пяти с интервалами между ними не менее 5 с), а также контролируют работоспособность и надежность независимого и минимального расцепителей при номинальном, пониженном и повышенном напряжениях оперативного тока в сети.

Максимальные расцепители у выключателей на номинальные токи 200 А и более проверяют обязательно. Однако в эксплуатации встречаются установки, в которых приходится проверять действие таких расцепителей с меньшими номинальными токами (например, выключатели цепей управления, защиты и сигнализации на подстанциях, где устанавливают выключатели АП50 на токи 10—50 А. Работу тепловых, электромагнитных или комбинированных расцепителей выключателей серий АЗ 100, А3700 с электромагнитным расцепителем, АЕ20, АК50, АК63, АЕ25, АЕ26, АЕ1000, ВА51, ВА52 и АП50 проверяют в каждом полюсе выключателя. Проверку тепловых элементов при наладочных работах осуществляют нагрузочным током, равным трехкратному номинальному току расцепителя. Время срабатывания сравнивают с заводскими (или типовыми) характеристиками с учетом, что они даны для случая одновременной нагрузки испытательным током всех полюсов выключателя. Если фактическое время срабатывания превысит на 50 % данные завода - изготовителя, необходимо, прежде чем браковать выключатель, проверить начальный ток его срабатывания. При нагрузке одного полюса выключателя начальный ток срабатывания увеличивается на 25—30 % по сравнению с таким же током при нагрузке одновременно всех полюсов. Время срабатывания теплового расцепите- ля должно соответствовать заводской характеристике. При этом большинство выключателей имеет ограниченное время испытания под током (не более 120—150 с).

При проверке электромагнитных расцепителей без тепловых элементов подают на каждый полюс испытательный ток, значение которого устанавливают на 15—30 % ниже тока уставки. При этом выключатель не должен отключаться. Затем испытательный ток поднимают до тока срабатывания, значение которого не должно превышать значения тока уставки более чем на 15—30 %.

При проверке электромагнитных элементов комбинированных расцепителей нагрузочный ток от испытательного устройства подают на каждый полюс выключателя. Быстро увеличивая ток до значения на 15—30 % ниже тока уставки, убеждаются, что расцепитель не срабатывает. Затем быстро повышают ток до тока срабатывания, фиксируя его значение. Оно не должно отличаться от заводских данных. Проверяя электромагнитные элементы комбинированных расцепителей, следует помнить, что между подачами испытательного тока на полюс должен быть интервал, достаточный для остывания теплового элемента. Чтобы убедиться, что отключение произошло от электромагнитного элемента расцепителя, необходимо сразу же включить его после каждого отключения выключателя, Если выключатель включается нормально, отключение последовало от электромагнитного элемента. При срабатывании теплового элемента выключатель повторно не включится. Из всех ранее указанных серий выключателей только выключатели серии АП50 имеют на механизме свободного расцепления рычаг для регулировки уставки до 0,6 номинального значения тока, остальные комплекты расцепителей, отрегулированных на уставку на заводе-изготовителе.

Регулировка токов срабатывания максимальных расцепителей выключателей, укомплектованных полупроводниковыми элементами, осложняется тем, что при большом количестве элементов, из которых состоит полупроводниковый расцепитель, увеличивается число возможных отказов в работе. Поэтому, приступая к регулировке уставок токов и времени срабатывания таких расцепителей, следует убедиться в работоспособности полупроводникового блока БУРИ и отключающего электромагнита. Для этого изготовляют специальные устройства (приставки), с помощью которых выполняют данную проверку. Так, для проверки работоспособности полупроводникового расцепителя выключателя серии А3700 используют устройство, схема которого показана на рис. 26.

В подготовленном для регулировки выключателе сначала проверяют работоспособность независимого расцепителя, являющегося выходным элементом полупроводникового блока. При подаче напряжения с зажимов А1 — А2 на зажим разъема X полупроводникового блока должен сработать независимый расцепитель, а выключатель отключиться.

Окончательное заключение о качестве наладочных работ и пригодности выключателей к эксплуатации делают после их включения в работу на полную нагрузку. Причем, если от выключателя питается один электродвигатель, достаточно произвести несколько его пусков (это особенно необходимо для приводов вентиляторов, пуск которых длительный). Если выключатель во время пуска не отключается, значит уставки защит выполнены правильно. Если от выключателя питается несколько токоприемников, следует создать наиболее неблагоприятный рабочий режим, например пуск наиболее мощного из двигателей при работающих остальных токоприемниках под нагрузкой.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Дайте понятие автоматического выключателя.

2. С помощью каких приборов измеряется время срабатывания отдельных реле и устройств защиты и автоматики?

3. Опишите устройство секундомера.

4. Что из себя представляет полупроводниковый расцепитель?

5. На основании чего дается окончательное заключение о качестве наладочных работ и пригодности выключателей к эксплуатации?

Задания к практическому занятию:

Изучить способы измерения временных характеристик выключателей.

Инструкция по выполнению практического занятия:

2.1 Начертить схемы подключения секундомеров.

2.2 Пояснить процесс измерения времени срабатывания

2.3 Пояснить процесс измерения времени включения и отключения механизмов масляных выключателей при наладке панелей быстродействующих защит.

2.4 Составить алгоритм проверки и испытаний автоматических выключателей.

2.5 Составить алгоритм проверки электромагнитных расцепителей.

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью практического занятия.

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

Практическое занятие №3

Определение коэффициента трансформации

Цель работы: определить коэффициент трансформации трансформатора.

Обеспеченность занятия:

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

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.

1. Для передачи и распределения электрической энергии.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В

2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.

3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.

4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.

5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.

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. 3.1), 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 3.1 – 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.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что даёт возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U₂, U₃, U₄ и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжения.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передаётся электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E₁ в первичной обмотке ток I₁ = U₁ / R₁ весьма большой.

При измерениях проверяют коэффициент трансформации на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз, его соответствие паспортному, а также правильность установки переключателя напряжения на ступенях. Коэффициент трансформации определяют по отношению напряжений обмоток ВН, СН, НН с учетом схемы их соединения. Для измерения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров, причем выбирают приборы класса 0,5. При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения, соответствующие одноименным линейным зажимам проверяемых обмоток. Подводимое напряжение должно быть от одного до нескольких десятков процентов номинального, причем большие значения относятся к трансформаторам меньшей мощности, а меньшие значения — к трансформаторам большей мощности. Как правило, коэффициент трансформации измеряют при трехфазном возбуждении обмоток трансформатора.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

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 практическому занятию:

Измеряя напряжения и токи, определите коэффициенты трансформации при различных числах витков обмоток.

Инструкция по выполнению практического занятия:

3
.1 Соберите первичную (300 витков) и вторичную (100 витков) обмотки на разъемном сердечнике, как показано на рис. 3.2.

Рисунок 3.2 – Конструкция разъемного сердечника

3
.2 Подключите источник питания к выводам первичной обмотки согласно рис. 3.3 и установите синусоидальное напряжение U₁ = 6 В, f = 1 кГц.

Рисунок 3.3 – Схема подключения источника питания к выводам первичной обмотки

3.3 Измерьте вторичные напряжения U₂ на выводах вторичных обмоток с числами витков 100, 300 и 900 при холостом ходе. Занесите результаты в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

W1	W2	U1, В	U2, В	КТР
300	100	6
300	300	6
300	900	6

3.4 Вычислите значения коэффициента трансформации по формуле

К_ТР = U₁ / U₂

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью практического занятия.

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

Практическое занятие №4

Определение потерь холостого хода

Цель работы: определить потери холостого хода трансформатора.

Обеспеченность занятия:

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

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.

Когда трансформатор ненагружен (холостой ход), отношение первичного напряжения к вторичному приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток. Коэффициент трансформации

К_ТР = U₁ / U₂ = W₁ / W₂

При нагрузке имеет место ток I₂ в нагрузочном резисторе R_Н, подключенном к выводам вторичной обмотки. Этот ток вызывает появление соответствующего тока в первичной обмотке

I₁ = I₂ / К_ТР

Через первичные напряжение и ток можно найти входное сопротивление трансформатора

R₁ = U₁ / I₁.

Нагрузочное сопротивление можно определить как

R₂ = R_Н = U₂ / I₂.

Взяв отношение сопротивлений, получаем

R₁ / R_Н = (U₁ / I₁) / (U₂ / I₂) = К_ТР²

Или

R₁ = R_Н  К_ТР².

Это означает, что сопротивление нагрузки R_Н преобразуется к первичной стороне трансформатора. В реальном трансформаторе, если учесть сопротивление обмоток, получается R₁ несколько больше, чем R_НК_ТР².

При расчете электрических цепей с трансформаторами их чаще всего заменяют Т- или Г-образной схемой замещения, приведенной к первичной или вторичной стороне. Наиболее точной является Т-образная схема замещения. Она изображена на рис. 4.1. Все сопротивления схемы приведены к первичной стороне.

Рисунок 4.1 - Схема замещения

В этой схеме:

G₀ – активная проводимость, учитывающая потери на вихревые токи и перемагничивание сердечника;

В₀ – реактивная проводимость, обусловленная основным магнитным потоком;

R₁ – активное сопротивление первичной обмотки и R’₂ – вторичной обмотки, приведенное к первичной стороне (R’₂ = К²_ТРR₂);

X_S1 и X’_S2 – реактивные сопротивления рассеяния обмоток (Х’_S2 = К²_ТРX_S2);

Z’_H – сопротивление нагрузки (Z’_H = К²_ТРZ_H).

Параметры схемы замещения трансформатора определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

При опыте холостого хода к первичной обмотке подводят напряжение U_1X= U_1HОМ, измеряют P_1X, I_1X и U_1X. (Вместо P_1X можно измерить _1X – угол сдвига фаз между входными напряжением и током).

Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U_1K, при котором токи обмоток достигают номинальных значений I_1K = I_1НОМ, I_2K  I_2НОМ. Измеряют P_1К (либо _1К), I_1К,U_1К, I_2К.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1 Дайте понятие трансформатору.

2 Дайте характеристику режима ХХ. Начертите схему.

3 Дайте характеристику режима КЗ. Начертите схему.

Задания к практическому занятию:

Проделайте опыты холостого хода и короткого замыкания, определите параметры Т-образной схемы замещения, сделайте измерения первичных и вторичных величин при заданной нагрузке и постройте векторную диаграмму.

Инструкция по выполнению практического занятия:

4.1 Соберите трансформатор с числом витков W₁ = 300, W₂ = 100, 300 или 900 по указанию преподавателя.

4
.2 Соберите цепь по схеме (рис.4.2), включив в нее вместо измерительных приборов соответствующие гнезда коннектора. Сопротивление R_ДОБ служит для ограничения тока в опыте короткого замыкания и в первом опыте нужно вставить вместо него перемычку.

Рисунок 4.2 – Схема трансформатора

4.3 Включите виртуальные приборы для измерения двух токов и двух напряжений, а также для измерения углов между U₁ и I₁, U₂ и I₂.

4.4 Сделайте измерения при холостом ходе (R_H = ) и запишите результаты в таблицу.

4.5 Замените измерители разности фаз на ваттметры и запишите в таблицу активные мощности.

4.6 Проделайте опыт короткого замыкания. Для этого вставьте добавочное сопротивление R_ДОБ = 22 Ом и перемычку между выходными зажимами. Подберите более точно R_ДОБ так, чтобы ток I₁ был примерно (с точностью 5%) равен номинальному току (200 мА) обмотки 300 витков. Для этого можно использовать параллельное или последовательное соединение сопротивлений, имеющихся в наборе. Запишите результаты измерений.

4.7 Замените R_ДОБ снова на перемычку и подберите сопротивление R_Н так, чтобы токи были близки к номинальным (с точностью 20%). Сделайте измерения и запишите результаты в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

	U1, B	U2, B	I1, мА	I2, МА	1, град.	2, град.	P1, Вт	P2, Вт
Опыт х.х.
Опыт к.з.
Нагрузочный режим

4.8 Сделайте расчет параметров Т-образной схемы замещения трансформатора и запишите результаты в табл.4.2.

Таблица 4.2

Из опыта х.х.	Из опыта к.з.
КТР = U1X / U2X = …	КТР = I2K / I1K = …
Y1X = I1X / U1X = … 1/Ом	Z1K = U1K / I1K = … Ом
G0 = Y1X cos 1X = … 1/Ом	RK = Z1K cos 1K = … Ом
B0 = Y1X sin 1X = … 1/Ом	XK = Z1K sin 1K = … Ом

4.9 Сделайте необходимые расчеты и постройте на рис. 4.3 векторную диаграмму в нагрузочном режиме. Сравните величину напряжения U₁, полученную построением с измеренным значением.

R₁ = R’₂ = R_K/2 = Ом;

X_S1 = X’_S2 = X_K/2 = Ом;

I’₂ = I₂ / K_TP = мА;

U’₂ = U₂ K_TP = В;

R’₂ I’₂ = В;

X’_S2 I’₂ = В;

R₁ I₁ = В;

X_S1 I₁ = В.

Из диаграммы:

U₁ = ……….. В.

Из табл.15.2:

U₁ = ………... В.

4.3 – Векторная диаграмма

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью практического занятия.

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

Практическое занятие №5

Проверка группы соединения обмоток

Цель работы: изучить методику и объем проверки группы соединения обмоток трансформаторов.

Обеспеченность занятия:

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Рисунок 5.1 – Силовой трансформатор

Подключение нескольких трансформаторов на параллельную работу обусловлено требованием решения существенных проблем связанных с электроснабжением потребителей, это:

Повышение нагрузки в сети, превышающей мощность основного трансформатора.

Безопасная эксплуатация трансформаторов, так как вероятность отказа сразу 2 трансформаторов чрезвычайно мала.

Недостаток наличия расчетного места (в основном это габаритные размеры по высоте) для одного мощного трансформатора.

Использование трансформаторов в соответствии со стандартными габаритными размерами на территории электроустановки

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. Это достигается тождественностью групп соединения обмоток, равенством в пределах допусков соответственно номинальных первичных и вторичных напряжений, а также равенством в пределах допусков напряжений короткого замыкания.

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.

Рисунок 5.2 - Схема включения трехфазных трансформаторов для параллельной работы

Различие 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.

Соблюдая условия включения трансформаторов на параллельную работу, достигается надежность и безопасность работы электроустановки.

В случае разницы мощностей трансформаторов более чем в 2 раза режим работы, подключенных в параллель трансформаторов, не должен быть постоянным.

Фазировка трехфазных трансформаторов при включении их на параллельную работу: Фазировка предусматривает проверку симметрии вторичных ЭДС каждого трансформатора в отдельности и измерение напряжений между зажимами b и В2, c и С2, которые при закороченных зажимах а и А2 и правильном 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.

Рисунок 5.3 - Схема фазировки трехфазных трансформаторов, включаемых

на параллельную работу

Распределение нагрузок между трансформаторами, включенными на параллельную работу: Распределение нагрузок S1 и S2 между параллельно работающими трансформаторами подчинено уравнению

S1 / S2 = (S1ном / S2ном) х (Uк2 / Uк1*),

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

Рисунок 5.4 - 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.

Группа соединения трансформатора имеет важное значение для параллельной его работы с другими. Одним из основных условий допустимости параллельной работы трансформаторов является тождество групп соединения их обмоток. При отсутствии паспортных данных или при сомнениях в их достоверности группу соединений обмоток обычно проверяют до монтажа. Она должна соответствовать паспортным данным и обозначениям на щитке. Проверку группы соединений осуществляют: двумя вольтметрами, методом импульсов постоянного тока, фазометром. В практике наладочных работ широко распространены первые два метода.

Метод двух вольтметров для определения группы соединения основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений. Пользуясь полученными результатами, строят векторную диаграмму для определения значений напряжения.

Метод импульсов постоянного тока сводится к поочередному определению полярности («+» или «—») зажимов ab, bс, са трансформатора гальванометром. При этом к выводам АВ, ВС, СА обмотки высшего напряжения подводят напряжение 2—12 В от гальванической батареи. В обмотке низшего напряжения индуктируется эдс определенного знака.

Полученные результаты сравнивают с данными, приведенными в специальной таблице. В качестве гальванометра используют любые гальванометры магнитоэлектрической системы, например Ml06, М45М, М250.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Каким образом в трансформаторе компенсируются потери на «гистерезис» и вихревые токи?

2. Что показывает коэффициент трансформации и какие значения он принимает в случае понижающего и повышающего трансформатора?

3. Что такое группа соединения и как она обозначается?

4. Перечислите условия, которые необходимо выполнять при параллельной работе трансформаторов.

5. Поясните сущность и необходимость фазировки трансформаторов.

Задания к практическому занятию:

По паспортным данным рассчитать нагрузку каждого из трех трансформаторов, включенных на параллельную работу:

Паспортные данные:

1. Общая нагрузка S_ОБЩ = 5000 кВ*А

2. Номинальные мощности трансформаторов S_НОМ1 = 1000 кB*А

S_НОМ2 = 1800 кB*А

S_НОМ3 = 2200 кВ*A

3. Напряжения КЗ трансформаторов U_КЗ1 = 6,5%

U_КЗ2 = 6,65%

U_КЗ3 = 6,3%

Инструкция по выполнению практического занятия:

5.1 Расчет нагрузки трансформаторов:

5.1.1 общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов

;

5.1.2 определяем сумму отношений номинальной мощности к напряжению КЗ

;

5.1.3 определяем нагрузку каждого трансформатора

;

5.1.4 определяем перегруженность трансформаторов

;

5.1.5 устраняем перегрузку снижением внешней (общей) нагрузки на %

;

5.1.6 определяем КПД включенных на параллельную работу трансформаторов

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

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

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

Практическое занятие №6

Определение неисправностей асинхронных двигателей

Цель работы: изучить неисправности АД и способы их устранения.

Обеспеченность занятия:

Раздаточные материалы: данные методические рекомендации.

Краткие теоретические материалы по теме практического занятия:

В основу работы всех электрических машин положены два закона физики: электромагнитной индукции и закон Ампера. Магнитное поле статора создается катушками со стальными сердечниками или постоянными магнитами.

Наведение ЭДС может осуществляться различными способами:

• вращением проводников в неподвижном магнитном поле (машины постоянного тока);

• вращением поля около неподвижных проводников (синхронные машины);

• вращением проводников во вращающемся магнитном поле (асинхронные двигатели);

• изменением неподвижного магнитного поля во времени около проводников, находящихся в нем (трансформаторы).

Асинхронная машина — это машина переменного тока, в которой возбуждается вращающееся магнитное поле.

Асинхронные машины принципиально могут быть генераторами или двигателями. Характеристики асинхронных двигателей очень высоки, и они широко применяются в технике. Асинхронные генераторы практически не используются, так как имеют очень низкие эксплуатационные качества.

Асинхронная машина состоит из статора и ротора.

Статор имеет шихтованный сердечник, в пазах которого расположена трехфазная об­мотка. В простейшем случае она состоит из трех катушек, которые сдвинуты одна относительно другой на 120°.

Ротор бывает двух типов: короткозамкнутый и фазный.

Короткозамкнутый ротор имеет шихтованный цилиндр с пазами. В пазы укладываются стержни, замкнутые электрически с двух сторон кольцами. Эти кольца и стержни называют «беличьим колесом» (рис. 6.1)

Рисунок 6.1 - Короткозамкнутый ротор

На рисунке 16.2 показано устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Поскольку на роторе нет коллекторного узла, ротор не имеет скользящих контактов, двигатель очень прост в обслуживании, надежен в работе, дешев, легок и экономичен. Это двигатель основного исполнения.

Рисунок 6.2 – Устройство АД с КЗ

Ротор вращается асинхронно, т.е. со скоростью, отличающейся от скорости вращения магнитного поля статора.

Частоту вращения магнитного поля статора можно определить по формуле:

n₁ = 60 · f / p,

где n₁ – скорость вращения магнитного поля статора;

f – частота сети;

p – число пар полюсов.

При промышленной частоте f = 50 Гц частота вращения магнитного поля может принимать следующие значения:

Таблица 6.1

p	1	2	3	4	5
n1	3000	1500	1000	750	600	и т.д.

Величина:

S = (n₁ – n₂) / n₁

называется скольжением и заносится в паспорт двигателя. У работающего двигателя скольжение должно быть таким, чтобы вращающий момент двигателя уравновешивал тормозящий момент нагрузки, т.е.: М_ВР = М_ТОР.

Если равенство не выполняется – двигатель остановится.

Механической характеристикой двигателя (рис. 6.3 )называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу:

n₂ = f(M_ВР).

Рисунок 6.3 - Механическая характеристика асинхронного двигателя

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя соответствует основной (паспортной) схеме его включения и номинальным параметрам питающего напряжения.

Искусственные характеристики получаются, если включены какие-либо дополнительные элементы: резисторы, реакторы, конденсаторы. При питании двигателя не номинальным напряжением характеристики также отличаются от естественной механической характеристики.

Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Асинхронный двигатель весьма надежен в работе, прост в эксплуатации. Единственным его недостатком является сильная зависимость вращающего момента от напряжения сети.

Перед выполнением наладочных операций осуществляют внешний осмотр 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.

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.

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.

Проверка правильности соединений выводов обмоток электродвигателей сводится к определению начал и концов каждой из них.

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 практическому занятию:

1. Поясните устройство асинхронного двигателя и назначение его составных частей.

2. Объясните, как получается вращающее магнитное поле.

3. Какие получаются синхронные скорости вращения при f=50 Гц и р = 1; 2; 3; 4.

4. Почему двигатель называется асинхронным?

5. Дайте понятие скольжения. Как определяется скольжение ротора?

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

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

8. Каковы основные объемы испытаний машин переменного тока?

Задания к практическому занятию:

6.1 Изучить методику внешнего осмотра электрических машин перед началом их испытаний.

6.2 Изучить основные неисправности машин постоянного тока и способы их устранения вы знаете?

6.3 Изучить основные объемы испытаний машин переменного тока.

Инструкция по выполнению практического занятия:

6.1 Составить алгоритм внешнего осмотра электрических машин перед началом их испытаний.

6.2 Составить таблицу основных неисправностей машин постоянного тока и способы их устранения.

Неисправность	Причина неисправности	Устранение неисправности

6.3 Составить таблицу основных неисправностей машин переменного тока и способы их устранения.

Неисправность	Причина неисправности	Устранение неисправности

Порядок выполнения отчета по практическому занятию:

Отчет по практическим занятиям оформляется в тетрадях для практических занятий и должен содержать:

- необходимые таблицы, расчеты, выводы в соответствии с целью практического занятия.

Учитывая подготовку, выполнение практического занятия 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.

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.29 из 29