МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

При эксплуатации электроустановок измеряют напряжение, силу тока, сопротивление, мощность, частоту изменения направле­ния и величину тока и расход электрической энергии с помощью различных электроизмерительных приборов.

Измерением называют определение физической величины опытным путем с помощью измерительных приборов.

Электроизмерительные приборы, как правило, имеют подвиж­ную и неподвижную части. Подвижная часть, включающая в себя катушку или стальной якорь, которые механически объединены со стрелочным указателем и возвратными пружинами.

Измерительные приборы независимо от их назначения работают следующим образом: электрический ток, проходя через катушку прибора, вызывает появление вращающего момента, под воздейст­вием которого преодолевая противодействие спиральных пружин, подвижная часть поворачивается на определенный угол. При этом стрелка, перемещаясь по шкале, указывает измеряемую величину.

Когда прибор отключают, вращающий момент исчезает и подвиж­ная часть вследствие упругости пружин возвращается в исходное положение.

Измерительные приборы различают по назначению, роду изме­ряемого тока, принципу действия, классу точности, а также форме корпуса, положению при измерениях и характеру применения. По назначению приборы подразделяют на амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, счетчики, частотомеры и др.

Измерительные приборы, как правило, можно применять либо в цепях переменного, либо в цепях постоянного тока, но есть приборы, которые можно применять для включения в цепи и переменного, и постоянного тока. По принципу действия электро­измерительные приборы относят к следующим системам: электро­магнитной, магнитоэлектрической, электродинамической, индук­ционной, электростатической, термоэлектрической и вибрацион­ной. В связи с тем, что абсолютно точных приборов нет, показания приборов несколько отличаются от действительного измеряемого значения. Разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины называют абсолютной погрешно­стью.

Оценку точности стрелочных измерительных приборов произ­водят по их приведенной погрешности, равной отношению абсо­лютной погрешности показания ДА к значению, соответствующему наибольшему (номинальному) показанию прибора А„, выраженно­му в процентах, т. е. у_пр = ∆A/A_н · 100%.

Приведенную погрешность при нормальных эксплуатационных условиях (температуре 20°С, правильной установке, отсутствии внешних магнитных полей и* больших ферромагнитных масс) на­зывают основной погрешностью прибора.

Измерительные приборы по степени точности делят на 8 клас­сов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают основную погрешность в процентах.

Приборы классов точности 0,05 и 0,1 считают контрольными: 0,2 и 0,5 — лабораторными; 1, 1,5 и 2,5 — техническими; 4 — учеб­ными. В зависимости от формы корпуса приборы бывают круглые, квадратные, прямоугольные и секторообразные; по характеру при­менения — стационарные (жестко укрепленные, на месте установ­ки) и переносные, а по положению при измерении — вертикаль­ные (1), горизонтальные (—) или устанавливаемые под некото­рым углом (<).

В настоящее время промышленность выпускает электроизмери­тельные приборы трех эксплуатационных групп А, Б и В. Каждая группа характеризуется допустимой температурой окружающей сре­ды, при которой можно эксплуатировать приборы.

Для группы А допустимая температура окружающей среды О ÷  35°С; группы Б — 30 ÷ + 40°С; группы В₁ — 40 ÷ + 50°С; группы В₂ — 50 ÷ + 60°С. На шкале измерительных приборов условными значениями и цифрами указывают следующие данные: род тока, для которого предназначен прибор, систему прибора, напряжение изоляции, положение при измерениях, класс точности, а также год выпуска, номер прибора и его эксплуатационную группу. Перед включением прибора необходимо проверить соответствие его роду тока цепи, установить корпус в положение, соответствующее его нормальной установке, и стрелку прибора предварительно с по­мощью корректора поставить на нулевое деление шкалы.

Измерительные приборы электромагнитной системы применя­ют для измерения тока или напряжения в цепях постоянного или переменного тока. К достоинствам этих приборов относится их простота, дешевизна, надежность в эксплуатации, пригодность для измерения в сетях постоянного и переменного тока. Недостатками приборов электромагнитной системы являются их малая точность (класс точности 1; 1,5; 2,5), неравномерность шкалы, влияние внешних магнитных полей, зависимость показаний от частоты тока.

Для точного измерения тока и напряжения в целях постоянного тока применяют приборы магнитоэлектрической системы.

Высокая точность, чувствительность, равномерная шкала, малое потребление энергии (10^-4 — 10^-6 Вт), быстрое успокоение подвиж­ной системы и малая чувствительность к внешним магнитным полям делает магнитоэлектрическую систему широко распростра­ненной в вольтметрах, миллиамперметрах, микроамперметрах, а также в универсальных измерительных приборах (авометрах).

Однако приборы этой системы имеют высокую стоимость, чувствительность к перегрузкам и пригодность для измерения толь­ко в цепях постоянного тока. Последний недостаток может быть устранен путем включения прибора через полупроводниковый вен­тиль, но в этом случае прибор будет относиться уже к выпрямитель­ной системе.

Для измерения напряжения, тока или мощности в цепях пере­менного и постоянного тока применяют приборы электродинами­ческой системы.

Действие прибора этой системы основано на взаимодействии проводников с токами.

Для измерения расхода электрической энергии в цепях пере­менного тока применяют приборы индукционной системы. Дейст­вие индукционного счетчика основано на взаимодействии вихревых токов с вращающимся магнитным полем. Для измерения частоты переменного тока применяют приборы вибрационной системы. Действие вибрационных приборов основано на использовании яв-

Рис. 15.2. Схема включения амперметра и вольтметра при измерении малых (а) и больших (б) сопротивлений и схема включения омметра (в)

лений электромагнетизма и механического резонанса. При резонан­се, т, е. при совпадении частот собственных колебаний системы и колебаний внешнего источника, амплитуда колебаний данной ме­ханической системы резко увеличивается. Это свойство используют в измерительных приборах вибрационной системы. Цифра на шка­ле, стоящая против вибратора, колеблющегося с наибольшей амп­литудой, указывает частоту тока в сети.

Большинство частотомеров вибрационной системы предназна­чено для измерения частот 45—55 Гц. Однако встречаются частото­меры, рассчитанные для измерения более высоких частот (до 1550-1650 Гц).

Достоинство приборов вибрационной системы — независи­мость показаний от напряжения сети. Недостатки — зависимость показаний от механических вибраций, невозможность измерения высоких частот и прерывность шкалы, вследствие чего затрудняются измерения на промежуточных частотах, когда одновременно колеб­лется несколько вибраторов.

Измерение сопротивления можно осуществлять, используя ме­тод амперметра и вольтметра.

Сопротивление R = ^u / j . Для большей точности при измерении малых сопротивлений приборы следует включить по схеме (рис. 15.2, а) так, чтобы сопротивление амперметра не вносило погреш­ности в показания вольтметра, а при измерении больших сопротив­лений включить (рис. 15.2, б) так, чтобы ток вольтметра не влиял на показания амперметра. Добавочный резистор Я_д включен для ограничения тока.

При непосредственном измерении сопротивления используют приборы,называемые омметрами и мегаомметрами. Их включают в схему последовательно или параллельно.

Омметр представляет измерительный прибор магнитоэлектри­ческой системы с внутренним R_h и добавочным R_u резисторами. Последовательно с омметром включают измеряемый резистор R_x (рис. 15.2, в). При отключенном резисторе R_x и разомкнутой кнопке К тока в цепи нет, и стрелка прибора показывает бесконечно

Рис, 15.3. Схемы включения приборов для измерения мощности (а) счетчиков ак­тивной САЗ и САЗУ и реактивной энергии СРЗ, СРЗУ; 6 — непосредственное включение; в — с трансформаторами тока; г — с трансформаторами тока и напря­жения

большое сопротивление ( R_x = ~). Если кнопка К замкнута, то сопротивление цепи ( R_H + R _Д ) минимально, а ток в цепи максимален J_мах = ^u /( R_H + R _Д). Стрелка прибора отклонится на наибольший угол, указывая нулевое сопротивление R_X = 0. При включении измеряе­мого резистора R_x ток в цепи уменьшится J = ^и/( R_H + R _Д + R Х) и стрелка прибора отклонится на меньший угол, указывая значение сопротивления R_x на шкале прибора. Омметр имеет самостоятель­ный источник питания в виде сухих элементов. Недостатком такого омметра является зависимость его показаний от напряжения источ­ника питания.

В цепи постоянного тока мощность Р = U ·J легко может быть подсчитана по показаниям вольтметра и амперметра.

В цепи переменного тока мощность зависит от напряжения тока и от сдвига фаз между ними: Р = U · J - cosφ. Для измерения мощ­ности в этом случае необходим специальный прибор — ваттметр электродинамической или ферродинамической системы. В элект­родинамическом ваттметре неподвижную катушку включают после­довательно с нагрузкой rv а подвижную снабжают добавочным резистором R_a и включают параллельно нагрузке (рис. 15.3, а). Для предупреждения возможности неправильного включения ваттметра относительные «начала» двух катушек ваттметра (генераторные зажимы), присоединенные к одному и тому же полюсу источника, отмечают у зажимов прибора знаком звездочка (*); концы этих катушек присоединены к разным полюсам нагрузки. Электродина­мические ваттметры используют как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Для измерения расхода электрической энергии переменного тока применяют счетчики индукционной системы. Схемы включе­ния счетчиков в сеть (рис. 15.3, б — г) подобны схеме включения ваттметра, т. е. одну обмотку счетчика включают последовательно с нагрузкой, а вторую — параллельно ей.

Методы контроля температуры электроустановок. В процессе эксплуатации электроустановок контролируют температуру отдель­ных частей электрических машин, трансформаторов и других уста­новок, а при пуско-наладочных испытаниях определяют темпе­ратуру для точного измерения сопротивления постоянному току, проверки состояния изоляции, измерения диэлектрических потерь. Наиболее распространены следующие четыре метода измерения температуры:

Метод термометра, т. е. измерение температуры специальным прибором — термометром (ртутным, спиртовым и т. д.), состоящим из запаянной колбы (баллончика с капилляром) и шкалы (рис. 15.4).

Для определения температуры методом термометра чувствитель­ный элемент (резервуар) термометра прикладывают к поверхности контролируемого объекта.

Термометры допускается* применять в тех случаях, когда размеры аппарата настолько велики, что температура нагрева практически не изменяется от присутствия термометра. В остальных случаях применяют термопары.

Чувствительный элемент термометра обертывают тонкой фоль­гой и плотно прижимают к детали, температуру которой измеряют. Крепление термометра в процессе контроля не должно ослабевать. Ту часть чувствительного элемента (резервуара), которая не сопри­касается с деталью, защищают от охлаждения извне сухой ватой, асбестом, войлоком или другими подобными материалами таким образом, чтобы не ухудшились условия охлаждения детали.

При наличии в зоне измерения переменных магнитных полей, влияющих на показания ртутного термометра, использование такого термометра не допускается.

Определение температуры методом тер­мопары

Горячий спай термопары плотно прикрепляют к детали, креп­ление его не должно ослабевать во время контроля.

Должны быть приняты меры, чтобы провода термопары не соприкасались с деталью, не отводили от нее тепло, условия охлаж­дения этой детали не должны ухудшаться.

Провода термопары во избежание образования контуров, в которых могут индуктироваться электродвижущиеся силы, скручивают меж­ду собой и располагают по возможности вне сферы действия пере­менных магнитных полей.

Холодный спай термопары располагают в месте, не подвержен­ном воздействию тепловых излучений и посторонних воздушных      

Рис. 15.5. Определение температуры методом измерения сопротивления:

1— логометр ЛПр-53; 2— ленель управления катушек; 3— переключатель ПМТ; 4— термо­метр сопротивления; 5 — доска зажимов; 6 — аккумулятор

течений. Холодный спай рекомендуется помещать в сосуд или термостат. Температуру среды, окружающей холодный спай термо­пары, измеряют термометром.

Определение температуры методом изме­рения сопротивления (рис. 15.5).

Метод сопротивления, заключающийся в определении превы­шения температуры по разности сопротивления в нагретом и хо­лодном состояниях, применяют для определения температуры катушек (обмоток), намотанных проводником из металла с извест­ным температурным коэффициентом сопротивления.

Сопротивление измеряют мостом постоянного тока или методом вольтметра-амперметра при протекании постоянного тока, величи­на которого не должна превышать 15 % номинального значения.

Перед измерением сопротивления катушек (обмоток) в холод­ном состоянии их следует выдерживать в помещении, в котором

проводят измерение, не менее 8 ч. Температура помещения должна быть зафиксирована в протоколе испытаний.

Провода для измерения малых сопротивлений присоединяют так, чтобы их сопротивление и сопротивления точек их присоеди­нения не влияли на величину измеряемого сопротивления.

Точки присоединения проводов при измерении сопротивления в холодном и нагретом состояниях должны быть одни и те же. Провода, служащие для измерения сопротивления катушек (обмо­ток), особенно катушек (обмоток) с малым сопротивлением, следует к указанным точкам припаивать.

При определении температуры катушек (обмоток) методом со­противления превышение температуры катушек (обмоток) Θ над температурой окружающего воздуха определяют по формуле

где r_r _ сопротивление катушки (обмотки) при температуре t_or, Ом;

г_х — сопротивление катушки (обмотки) при температуре t_ox, Ом;

     α _ температурный коэффициент сопротивления;

 t_ox, t_or — соответственно температуры окружающего воздуха при измерении катушек (обмоток) в холодном и нагретом состоя­ниях, °С.

Если измерение проводилось при температуре окружающего воздуха t_o, отличающейся от допустимой эффективной температуры (t_эфф ), то значение превышения температуры катушек (обмоток) постоянного тока, полученное по формуле (1), должно быть приве­дено к t_эфф умножением на следующие коэффициенты:

для токовых катушек (обмоток)

для катушек (обмоток) напряжения

Для катушек (обмоток) из медной проволоки усредненное значение 1/α принимают равным 235, из алюминиевой прово­локи — 246.

Если не представляется возможным измерить сопротивление в процессе контроля, например, в катушках (обмотках) переменного тока, то непосредственно после отключения снимают кривую остывания измерением сопротивления через определенные промежут­ки времени. По кривой остывания («температура — время») экст­раполяцией определяют максимальное превышение температуры в момент отключения.

Определение сопротивления главной цепи аппарата

Сопротивление определяют на постоянном токе методом вольт­метра-амперметра или прибором непосредственного измерения со­противления между выводами каждого полюса изделия и (или) отдельных участков токоведущей системы.

При определении сопротивления методом вольтметра-ампер­метра следует учитывать схему их включения и, в случае необходи­мости, вносить поправку на сопротивление прибора. Значение тока при измерениях не должно превышать номинальный ток аппарата.

При контроле аппаратов на нагрев сле­дует применять приборы:

амперметры, вольтметры, шунты и другие средства измерения классом точности не ниже 0,5;

трансформаторы тока или другие средства измерения тока с классом точности не ниже 1,0;

измерительные мосты с классом точности не ниже 0,5;

омметры с классом точности не ниже 4,0;

термометры с ценой деления шкалы 1⁰С;

термопары (термоэлектрические преобразователи) градуировки ХК, точность измерения которых по ГОСТ 3044.

Контрольные вопросы

 

1. Какую ответственность несет оперативный персонал за нарушение ПТЭ и ПТБ?

2. Какие квалификационные требования предъявляют к дежурным электромон­терам 3-го и 4-го разрядов?

3. Какие работы в электроустановках выполняют по распоряжению?

4. Какие работы в электроустановках выполняют по наряду?

5. Какую техническую документацию должен иметь цеховой электромонтер?

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: