Текст
В. Н. КАМНЕВ
ПУСКОНАЛАДОЧНЫЕ
РАБОТЫ
ПРИ МОНТАЖЕ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Одобрено Ученым советом Государствен-
ного комитета Совета Министров СССР по
профессионально-техническому образованию в
качестве учебного пособия для средних про-
фессионально-технических училищ
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1977
6П2.11
KI 8
Co всеми предложениями и замечаниями просим обращаться по
адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая
школа».
Камнев В. Н.
К18 Пусконаладочные работы при монтаже электроустановок.
Учеб, пособие для средних проф.-техн. училищ. М., «Высш,
школа», 1977.
352 с. с ил.
В книге приведены сведения о пусконаладочных работах при монтаже электро-
установок: организации пусконаладочных работ, измерении электрических н некото-
рых неэлектрических величин, испытаниях электрических цепей, изоляции и контакт-
ных соединений, наладке основных видов оборудования, кабельных линий, защитного
заземления, аппаратов и приборов вторичной коммутации.
Кинга предназначена в качестве учебного пособия для подготовки электромон-
тажников-наладчиков в средних профессионально-технических училищах. Она может
быть также использована при подготовке наладчиков в системе бригадного и инди-
нидуального обучения.
30311—077 Л
К ----------- 43—77
052(01)—77
6П2.11
Sz Издательство «Высшая школа>. 1977.
ВВЕДЕНИЕ
Пусконаладочные работы при вАэнтаже электроустановок яв-
ляются завершающей частью процесса строительно-монтажных
работ. Эти работы выполняют наладочные организации, большую
часть персонала которых (в отдельных случаях до 50%) состав-
ляют электромонтажники-наладчики. Они испытывают изоляцию и
контактные соединения электрооборудования, коммутационные
аппараты, электродвигатели, приборы и аппараты вторичных
устройств, проверяют правильность монтажа электрических цепей,
подготавливают испытательные схемы для проверки сложных за-
щит и устройств автоматики.
Опережающий рост электроэнергетики, необходимый для ус-
пешного развития всего народного хозяйства, а следовательно, и
значительное увеличение мощности электроустановок при сокра-
щении сроков ввода в эксплуатацию отдельных объектов, повы-
шенные требования к надежности и экономичности электроустано-
вок, создание качественно новых видов электроустановок, электро-
оборудования, электромонтажных изделий и электротехнических
материалов, широкое внедрение средств автоматики — все это
предъявляет повышенные требования к структуре наладочных ор-
ганизаций, совершенствованию их материально-технической базы
и обеспечению квалифицированными кадрами электромонтажни-
ков наладчиков.
Объем и содержание пусконаладочных работ во многом опре-
деляются характером монтируемой электроустановки. Если на
электростанциях и подстанциях большой удельный вес составляют
пусконаладочные работы, связанные с испытанием генераторов,
трансформаторов и оборудования распределительных устройств,
io па промышленных предприятиях значительный объем составля-
ют работы по наладке различных электроприводов и электротех-
ноло! пческого оборудования. Однако несмотря на большое раз-
нообразие электроустановок и входящего в них оборудования, мож-
3
ио выделить так называемые общеналадочные работы, которые дол-
жен знать и уметь выполнять каждый квалифицированный
электромонтажник-наладчик. К таким работам относят производ-
ство измерений электрических величин, испытание изоляции и
контактных соединений, проверку временных характеристик, на-
ладку электрических цепей, испытание электродвигателей, транс-
форматоров, коммутационных аппаратов и др. Электромонтаж-
ник-наладчик должен иметь представление об электроустановках
и их монтаже. В настоящем учебном пособии освещены указан-
ные вопросы.
При подготовке материала для пособия учитывалось, что ряд
общих сведений, предусмотренных программой по общетехниче-
ским вопросам, учащиеся получат при прохождении соответствую-
щих дисциплин (электротехники, электроматериаловедения, чер-
чения) .
Глава I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ОБ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
§ 1. Основные понятия и определения
Электроустановками называют установки, в которых произво-
дится, преобразуется, распределяется и потребляется электро-
энергия.
Электроустановки разделяют по назначению, роду тока и на-
пряжению.
По назначению, как это видно из самого определения, электро-
установки разделяют на генерирующие (вырабатывающие электро-
энергию), потребительские (потребляющие электроэнергию) и пре-
образовательно-распределительные (для передачи, преобразования
электроэнергии в удобный для потребителей вид и распределения
ее между ними).
По роду тока выделяют электроустановки постоянного и пере-
менного тока.
По напряжению различают электроустановки напряжением до
1000 В и выше 1000 В. Электроустановки напряжением до 1000 В
обычно разделяют на силовые и осветительные.
Электроэнергию вырабатывают электрические генераторы, уста-
навливаемые на электрических станциях. В зависимости от вида
энергии, из которой вырабатывается электроэнергия, электрические
станции делят на две группы: тепловые электростанции (ТЭС)
и гидроэлектростанции (ГЭС). На мощных районных тепловых
электростанциях (ГРЭС) вырабатывается преимущественно элек-
трическая энергия. На них устанавливают мощные агрегаты с кон-
денсационными паровыми турбинами, отработанный пар в которых
поступает в специальные аппараты «конденсаторы», где он охлаж-
дается и конденсируется. Поэтому такие тепловые электростанции
принято также называть конденсационными электростанциями
(КЭС).
В местах, где кроме электроэнергии требуется большое количе-
ство тепловой энергии (промышленные центры, отдельные круп-
ные предприятия), строят теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). На них
устанавливают агрегаты с теплофикационными турбинами, позво-
ляющими отбирать часть пара для обеспечения потребителей
тепловой энергией.
Тепловые электростанции могут работать на ’угле, мазуте и
газе. В отдельную группу выделяют атомные электростанции
(АЭС), которые используют ядерное топливо.
Потребительские электроустановки — это множество приемни-
ков электроэнергии, устанавливаемых у потребителей электроэнер-
5
гии. При этом потребителями электроэнергии являются все отрас-
ли народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское
хозяйство и др.), а также культурно-бытовые здания, больницы,
научные учреждения и учебные заведения. Приемники электро-
энергии разнообразны. К ним относят: электрические двигатели,
служащие приводом разнообразного станочного оборудования и
электрического транспорта; электротехнологическое оборудование
(сварочные машины и аппараты, электрические печи, электро-
лизеры, станки для электроискровой обработки металлов и др.);
электробытовые приборы (электрические плиты, полотеры, пыле-
сосы, стиральные машины, радиоприемники, телевизоры и др.);
электромедицинские приборы и аппараты (рентгеновские аппа-
раты, аппараты для электротерапии и электродиагностики и др.);
приборы и установки для научных учреждений (электронные
° микроскопы и осциллографы,' радиотелескопы, синхрофазотроны)
и, наконец, множество разнообразных электрических источников
света.
Для передачи и распределения электроэнергии служат Элек-
трические сети, связывающие электрические станции между собой
и с потребителями электроэнергии.
В электрические сети входят линии электропередачи, распре-
делительные сети и электропроводки. Линии электропередачи
связывают электростанции между собой и с центрами питания
потребителей электроэнергии. В . распределительных сетях проис-
ходит распределение электроэнергии между отдельными потребите-
лями и ее преобразование. Поэтому распределительные сети
характеризуются большой разветвленностью и включают в себя
множество электрических подстанций и распределительных
устройств. На электрических подстанциях осуществляется преоб-
разование электрической энергии по напряжению (повышение или
понижение напряжения) или по роду тока (преобразование пере-
менного тока в постоянный и наоборот).
Распределительные устройства (РУ) служат для распределе-
ния проходящей через них электроэнергии между отдельными
потребителями и содержат всегда сборные шины, к которым
подводится питание со множеством ответвлений для питания от-
дельных потребителей.
Электропроводки обычно используют для распределения элек-
троэнергии между отдельными электроприемниками в установках
напряжением до 1000-В.
В отличие от других видов продукции электрическая энергия
отличается единством и непрерывностью процессов ее производ-
ства, транспортирования (передачи) и потребления. Это отличие
электроэнергии определяет и коренные отличия предприятий, про-
изводящих и реализующих электроэнергию, а также и тепловую
энергию (поскольку выработка тепловой энергии на ТЭЦ осуще-
ствляется в основном тем же оборудованием и в то же время, как
п электроэнергия). >
ь
Основным промышленным предприятием в электроэнергетике
является энергетическая система (энергосистема), представляю-
щая совокупность электростанций, электрических и тепловых се-
тей и потребителей электроэнергии, связанных между собой в
одно целое общностью режима и непрерывностью процесса произ-
водства и распределения электрической и тепловой энергии.
Электрическая часть энергосистемы называется электрической си-
стемой.
Любая электроустановка должна быть управляема и, следо-
вательно, должна иметь кроме элементов, выполняющих энерге-
тические функции (производство, передача, преобразование и по-
требление электроэнергии), элементы, осуществляющие информа-
ционные функции (управление, защита, измерение).
На рис. 1 схематично показан участок электрической системы,
где изображены основные элементы, необходимые для произ-
водства, преобразования и передачи электроэнергии. Электроэнер-
гия, вырабатываемая на гидроэлектростанции 1 по линии электро-
передачи 7, передается в город 8.
Для энергетических преобразований служит первичное обо-
рудование: гидрогенератор 2, преобразующий механическую энер-
гию в электрическую, силовой трансформатор 5, преобразующий
электрическую энергию в электрическую более высокого напря-
жения, что необходимо для передачи ее с минимальными потеря-
ми по линии электропередачи 7, и высоковольтный выклю-
чатель 4.
Для контроля за состоянием первичного оборудования и управ-
ления им служат вторичные аппараты и приборы: привод высоко-
вольтного выключателя 5, связанный с ним кинематически и управ-
ляемый со щита управления дистанционно воздействием на ключ
управления 10 или автоматически от реле защиты 12 и автомати-
ки 11; измерительный прибор (амперметр) 13, подключенный ко
вторичной обмотке трансформатора тока 6, первичная обмотка
которого включена в первичную цепь; устройство телемеханики,
один полукомплект 14 которого установлен на щите управления 9
гидроэлектростанции, а другой полукомплект 15 — на диспетчер-
ском щите 16.
Все вторичные приборы и аппараты предназначены для инфор-
мационных преобразований, входят преимущественно во вторич-
ные цепи, в начале которых находится первичный преобразова-
тель (на рисунке трансформатор тока 6), непосредственно связан-
ный с первичной цепью и получающий от нее нужную информацию,
а в конце — элемент непосредственного управления (на рисунке
привод 5 высоковольтного выключателя), через который осущест-
вляется нейосредственное воздействие на управляемую первичную
цепь.
Поскольку измерительные трансформаторы и приводы первич-
ных аппаратов территориально размещают в распределительных
устройствах, их описание приведено в разделе, посвященном рас-
пределительным устройствам.
b
§ 2. Напряжения электротехнических установок
Для обеспечения нормальных условий работы электроприем-
ников, их взаимозаменяемости, а также согласования по уровню
напряжения всех звеньев электрической системы, начиная от гене-
раторов электрических станций и кончая электроприемниками,
напряжение, на которое йзготовляется электротехническое обо-
рудование, узаконено Государственным стандартом (ГОСТ 721—
62), согласно которому установлены следующие номинальные на-
пряжения;
на зажимах генераторов постоянного тока—115, 230 и 460 В;
на зажимах генераторов переменного тока частотой 50 Гц
между фазными проводами (линейное напряжение)—230, 400,
690, 3150, 6300, 10 500, 21 000 В;
на зажимах трансформаторов трехфазного тока частотой 50 Гц
между фазными проводами (линейное напряжение) у первичных
обмоток —0,220; 0,380; 0,660; 3 и 3,15; 6 и 6,3; 10 и 10,5; 20 и 21;
35; НО; 150; 220;’330; 500; 750 В, у вторичных обмоток — 0,230;
0,400; 0,690; 3,15 И 3,3; 6,3 и 6,6; 10,5 и 11; 21 и 22; 38,5; 121;
165; 242; 347; 525; 787 кВ (напряжения 3,15; 6,3; 21 кВ для пер-
вичных обмоток трансформаторов относятся к повышающим и
понижающим трансформаторам, присоединяемым непосредственно
к шинам генераторного напряжения электростанций или к выво-
дам генераторов);
приемников электроэнергии постоянного тока — 6, 12, 24, 36, 48,
60, 110, 220, 440 В;
приемников электроэнергии трехфазного тока частотой 50 Гц:
между фазными проводами (линейное напряжение) — 36, 220,
380, 660, 3000, 6000, 10000, 20000, 35 000, 110 000, 220 000, 150000,
330000, 500000 и 750000 В; между фазным и нулевым прово-
дом— 127, 220, 380 В;
приемников электрической энергии однофазного тока частотой
50 Гц — 12, 24, 36, 127, 220, 380 В.
§ 3. Изображение электроустановок на чертежах
Виды и типы схем. Для изображения электроустановок на
чертежах используют такие общеизвестные средства, как строи-
тельные чертежи с планами и разрезами; отдельные изделия изо-
бражаются по нормалям и ГОСТам для машиностроения. Но этих
изобразительных средств недостаточно для того, чтобы понять
принцип работы и устройства, монтировать и эксплуатировать
большинство электроустановок и изделий. Поэтому основным
средством для изображения электроустановок на чертежах яв-
ляется схема.
Схемы служат для наглядного представления на чертежах эле-
ментов электроустановки и связи между ними. Наряду с электриче-
скими элементами, образующими электрические цепи, в ряде случа-
ев в электроустановки входят гидравлические, пневматические
9
и механические элементы, образующие соответственно гидравли-
ческие, пневматические и кинематические цепи.
ГОСТ 2701—68 предусматривает следующие виды схем: элек-
трические, гидравлические, пневматические и кинематические.
В зависимости от назначения схемы подразделяют на следую-
щие типы: структурные, функциональные, принципиальные (пол-
ные), соединений (монтажные), подключений, общие и располо-
жения.
Структурные схемы определяют основные функциональные
части изделия, их назначение и взаимосвязь. Эти схемы разраба-
тывают при проектировании изделий (установок) на стадиях, пред-
шествующих разработке схем других типов, и используют их при
эксплуатации для общего ознакомления с изделием (установкой).
Функциональные схемы разъясняют определенные процессы,
протекающие в определенных функциональных цепях изделия
(установки) или в изделии в целом. Функциональные схемы ис-
пользуют для изучения принципов работы изделия, а также при
его наладке. Структурные и функциональные схемы представля-
ют изделие в виде отдельных блоков, изображаемых прямоуголь-
никами, которые расположены в определенной последовательно-
сти и соединены стрелками, определяющими связи между этими
блоками. Каждый блок может состоять из множества элементов,
не отображаемых на указанных схемах, но в целом предназначен-
ный для определенного преобразования, например: выпрямитель,
усилитель, преобразователь постоянного напряжения в перемен-
ное (инвертор), преобразователь частоты и т. п. Функциональные
схемы обычно более подробные, чем структурные. Блочное изо-
бражение этих схем определяет то, что в литературе их часто
называют блок-схемами.
Принципиальная (полная) схема определяет полный состав
элементов и связей между ними, дает детальное представление о
принципе работы изделия (установки), служит основанием для
разработки других конструкторских документов и используется
для изучения принципов работы изделия, а также при ее наладке.
Если в состав изделия (установки) входят устройства, имеющие
принципиальные схемы, то такие устройства в схеме изделия сле-
дует рассматривать как элементы. В этом случае принцип дей-
ствия изделия определяется совокупностью его принципиальной
схемы и принципиальных схем указанных устройств.
Схема соединений' (монтажная) показывает соединения состав-
ных частей изделия (установки) и определяет провода, жгуты,
кабели и трубопроводы, которыми осуществляются эти соедине-
ния, а также места их присоединения и ввода (зажимы, разъемы,
проходные изоляторы и др.). Ими пользуются при осуществлении
присоединений (монтаже), а также при наладке изделия.
Схема подключения (ранее называлась схемой внешних соеди-
нений) показывает внешние подключения изделия.
Общая схема определяет составные части комплекса и соеди-
нения их на месте эксплуатации.
<0
Схема расположения определяет относительное расположение
составных частей изделия (установки), а при необходимости так-
же проводов, жгутов, кабелей и т. п.
Как указано ранее, при составлении схем отдельные элемен-
ты изделия и связи между ними должны быть наглядными. При
этом используют следующие условные графические обозначения,
устанавливаемые ГОСТами:
ГОСТ 2.721—74. Обозначения общего применения
ГОСТ 2.722—68. Машины электрические.
ГОСТ 2.723—68. Катушки индуктивности, дроссели, трансфор-
маторы и магнитные усилители.
ГОСТ 2.724—68. Электромагниты.
ГОСТ 2.725—68. Устройства коммутирующие.
ГОСТ 2.726—68. Токосъемники.
ГОСТ 2.727—68. Разрядники, предохранители.
ГОСТ 2.728—68. Резисторы, конденсаторы.
ГОСТ 2.729—68. Приборы электроизмерительные.
ГОСТ 2.730—68. Приборы полупроводниковые.
ГОСТ 2.731—68. Приборы электровакуумные.
ГОСТ 2.732—68. Источники света.
ГОСТ 2.738—68. Элементы телефонной аппаратуры.
ГОСТ 2.741—68. Приборы акустические.
ГОСТ 2.742—68. Источники тока электротехнические.
ГОСТ 2.745—68. Электронагреватели, устройства и установки
электротермические.
ГОСТ 2.750—68. Род тока и напряжения, виды соединения об-
моток, формы импульсов.
ГОСТ 2.751—68. Линии электрической связи, провода, кабели,
шины и их соединения.
Размеры условных графических изображений устанавливает
ГОСТ 2.747—68. Правила выполнения электрических, кинематиче-
ских, а также гидравлических и пневматических схем определены
ГОСТ 2.702—69, 2. 703—68 и 2.704—68.
Обозначения электрооборудования и проводок на планах (при
необходимости и на разрезах) зданий, территорий и отдельных
помещений установлены ГОСТ 7621—55.
На рис. 2 в верхнем ряду показаны условные обозначения элек-
тростанций, а в ниж-
нем — подстанций: об-
щее (рис. 2, а), откры-
тая установка (рис.
2, б), закрытая уста-
новка (рис. 2, в), пе-
редвижная установка
(рис. 2, г) (заштрихо-
ваны обозначения дей-
ствующих сооруже-
ний). На рис. 3 приве-
дены обозначения элек-
Рис. 2. Условные обозначения электростанций и
подстанций:
а — общее» б— открытая установка, в — закрытая уста-
новка, г — передвижная установка
11
О)
—N—N—
Г77 /Г~|
г)
♦
б)
грических сетей и конструктивных
элементов для электропроводок, а
на рис. 4 — обозначения светильни-
ков и установочных электропри-
боров.
Обычно рядом с графическим
обозначением дают поясняющую
надпись, указывающую на порядко-
вый номер соответствующего обору-
дования, его вид, иногда некоторые
параметры. Например: П — пуска-
тель, 2ШР — распределительный
шкаф, обозначение у светильника
3/60 говорит, что в нем три лампы
по 60 Вт каждая и т. п.
Кроме того, Государственным
стандартом установлены также ус-
ловные графические обозначения
электростанций и подстанций в схе-
мах электроснабжения (ГОСТ
2.748—68), обозначения основных
величин и условные изображения
приборов в схемах автоматизации
производственных процессов (ГОСТ
3925—59). Особое место занимает
ГОСТ 9099—59. Система маркиров-
ки цепей в электрических установ-
ках (вопросы маркировки рассмат-
риваются ниже).
Все схемы электроустановок
можно подразделить на две группы!
первичные (силовые) и вторичной
коммутации (цепей управления,
сигнализации, блокировки, защиты
и автоматики).
Схемы вторичной коммутации
обычно сложней первичных схем, к которым они относятся. Из всех
схем наиболее распространены в электроустановках три: принци-
пиальные (полные), соединения (монтажные) и подключения.
Принципиальные схемы вторичной коммутации выполняют от-
дельными цепями, причем каждая цепь начинается у одного полю-
са источника постоянного тока (или у одной из фаз источника
переменного тока) и заканчивается у другого полюса источника
постоянного тока (или у другой фазы, или у нулевого провода
источника переменного тока).
Указанные цепи могут быть размещены горизонтально (пер-
вая цепь вверху) или вертикально (первая цепь слева) одна за
другой в той последовательности, в которой происходит их
работа.
0)
в)
Рис. 3. Обозначения на планах
электрических сетей и конструк-
тивных элементов электропроводок:
а — линий силовых распределительных
сетей: переменного тока напряжением
до 500 В, постоянного тока, вторичных
цепей, переменного тока напряжением
выше 500 В, б—линий сетей осве1це-
ния: рабочего, аварийного, охранного,
напряжением 36 В и ниже, в—изме-
нений уровня прокладки: линия уходит
вниз, линия приходит сверху, линия
разветвляется вверх и вниз, а —кабель-
ных проводок: кабеля, прокладываемого
открыто, кабельного канала, кабельной
траншеи, кабельного блока, д — кон-
структивных элементов: распредели-
тельного шкафа, патрубка для прохода
через перекрытие, конструкции для
крепления кабеля ц трубы, крепления
троса
X ЕййЯ ШПППШШ [><]
г; О)
Рис. 4. Обозначения на планах светильников и уста-
новочных электроприборов:
а — штепсельная розетка, б—выключатели: однополюсный,
двухполюсный, трехполюсный, переключатель, в—патроны:
потолочный-, подвес с нормальным патроном, стенной,
е — люстра с лампами накаливания, д — электроконструкции:
распределительный шкаф, групповой щиток рабочего освеще-
ния, групповой щиток аварийного освещения
Коммутирующие элементы изображают на схемах, как правило,
в отключенном состоянии, т. е. при отсутствии тока во всех цепях
и внешних сил, воздействующих на подвижные контакты. Пере-
ключатели, не имеющие отключенного положения, показывают на
схемах в одном из фиксированных положений, принятом за исход-
ное. Принципиальные схемы вторичной коммутации могут сопро-
вождаться даже на том же листе принципиальными схемами пер-
вичных цепей, к которым они относятся (последние часто называют
поясняющими схемами). Принципиальная схема может быть для
всей установки и давать полное представление о ее работе, а
может быть для одного из ее изделий, например, станции управ-
ления, щитка сигнализации, вторичной коммутации ячейки рас-
пределительного устройства и т. п. Принципиальная схема уста-
новки вторичной коммутации, кроме указанной выше поясняющей
схемы первичных цепей, сопровождается перечнем элементов, диа-
граммами ключей управления, поясняющими надписями. Кроме
того, на ней даются ссылки на другие схемы (монтажные, подклю-
чения, принципиальные схемы устройств, входящих в данную
установку).
Маркировка в электрических установках. Маркировка — это
совокупность условных обозначений (цифровых, буквенных или
буквенно-цифровых), присваиваемых электротехническим устрой-
ствам, относящимся к ним изделиям, оборудованию, аппаратам,
приборам, сборкам зажимов и электрическим цепям и наносимых
на них и на схемах этих устройств. Правила выполнения электри-
ческих схем (ГОСТ 2.702—69) требуют, чтобы система обозначе-
ния цепей на схемах соответствовала ГОСТ 9099—59 или другим
действующим в отраслях нормативно-техническим документам.
Следует отметить, что ГОСТ 9099—59 устанавливает систему мар-
кировки только управления, контроля и защиты, т. е. вторичной
коммутации электроустановок и не предусматривает маркировку
выводов аппаратов, труб, кабелей, протяжных и ответвительных
коробок, опор и других элементов.
Если учесть, что изделия разных заводов имеют различную
маркировку, то понятно, какие трудности связаны с маркировкой
13
12
электроустановок, когда все эш iiue.nni поступают па монтаж-
ную площадку.
Поэтому при проектировании электроустановок вводят так на-
зываемую генеральную маркировку, выполняемую по определен-
ным правилам, причем в ряде случаев наряду с этой маркиров-
кой на схемах наносят и маркировку изделий. При этом необхо-
димо соблюдать условие, чтобы маркировка одних и тех же эле-
ментов была одинакова в схемах всех типов (принципиальной,
соединений, подключений и др.).
Объектами маркировки являются: в принципиальных схемах —
электрические машины, комплектные устройства, аппараты и при-
боры, участки электрических цепей; в схемах соединения, кроме
этого,— сборки зажимов и зажимы аппаратов; в схемах подключе-
ния — комплектные устройства, электрические машины, отдельно
стоящие аппараты и приборы, внешние проводники, присоединяе-
мые к зажимам оборудования, и сами зажимы.
Каждый элемент схемы должен иметь позиционное обозначе-
ние, представляющее собой сокращенное название элемента, а при
необходимости функциональное его назначение. Например, выклю-
чатель обозначают буквой В, а если имеется еще аварийный вы-
ключатель, его обозначают ВА. Кроме того, позиционное обо-
значение может содержать цифровую часть. Цифры после буквен-
ной части указывают порядковый номер элемента, а до буквенной
части — номер присоединения (привода, линии и т. п.), к которо-
му этот элемент относится. Например, если схема приведена для
установки, содержащей несколько приводов, и в каждом несколь-
ко контакторов, то позиционное обозначение, например, 2КЛ1 от-
носится к первому линейному контактору привода 2. Позицион-
ные обозначения на схемах вторичной коммутации с горизонталь-
ным расположением цепей даются над графическим изображением
элементов, а при вертикальном расположении цепей — справа.
Для опознавания проводников, соединяющих элементы схемы,
производят их маркировку. Каждому участку цепи присваивают
номер. При переходе через контакт, резистор, предохранитель, об-
мотку номер меняется. Очевидно, тем самым обеспечивается и
маркировка выводов соответствующих элементов. Однако, посколь-
ку в изделиях (аппаратах, приборах и т. п.) имеет место завод-
ская маркировка выводов, в ряде случаев целесообразно на схемах
показывать и ее. Заводскую маркировку выводов пишут в скобках.
Большое значение имеет унификация систем маркировки, когда
в любых схемах для одних и тех же цепей применяют постоян-
ные номера, например: для плюса — 1, 101, 201; для минуса —
2, 102, 202.; для цепей управления постоянного тока— 103—199,
3—99, 203—299; для цепей аварийной сигнализации — 701—710
и т. д.
Применение схем, не предусмотренных стандартами. Если для
сложных электроустановок объем сведений, необходимых для их
наладки и эксплуатации, не может быть передан установленны-
ми типами схем, стандарт допускает разработку других схем.
I4
В частности, для наладчиков и эксплуатационного персонала по-
лезны так называемые принципиально-монтажные схемы, выпол-
няемые так же, как и принципиальные, но включающие дополни-
тельно сведения из монтажных схем (схем соединения) и схем
подключения (заводскую маркировку выводов изделий, зажимов,
сборок зажимов, кабелей, труб и т. п.).
§ 4. Электрические сети
Рис. 5. Схема четырехпроводной
сети
Электрические сети являются наиболее распространенными
электроустановками, причем чаще применяют электрические сети,
связанные непосредственно с прием-
ником электроэнергии напряжением
ниже 1000 В.
Сети напряжением до 380 В
включительно представляют собой
четырехпроводную трехфазную сис-
тему с глухим заземлением нейтра-
ли (рис. 5). Электрические лампы и
электробытовые приборы (электро-
плиты, холодильники, радиоприем-
ники, телевизоры и др.) включают
между одним из фазовых и нулевым проводами. Номинальное на-
пряжение таких сетей обозначают двумя числами, например,
220/127 или 380/220 В. Числитель дроби соответствует линейному,
а знаменатель — фазному напряжению сети.
Наименование электроприемника Магис- траль Магис- траль Ряд В колонны 35-45 1В Щит Щиток освещения Вентиля- ционная номера Шкаф с кон- денсаторами
N-no плану 4Мг 8Мг1 Троллей5Т ЮТ 4Щ ТЗШО ЗШР 1ККУ
Мощность Ру, кВт //7,4 187,5 35+3+Р+5 44,/ 42 287 ЮОкВар
Ток расчетный 1р,А 140 170 Ъг-204 AV =7,544 65 — 356 150
Рис. 6. Схема питающей сети
15
Рис. 7. Схема распределительной сети
При повреждении изоляции в осветительной арматуре или
электродвигателе их корпуса окажутся под напряжением. Такое
состояние длительно недопустимо, так как при неблагоприятных
условиях прикосновение человека к корпусу, находящемуся под
напряжением, может привести к поражению его электрическим
током. Во избежание этого «Правила устройства электроустановок»
требуют наличия металлической связи корпусов электрооборудо-
вания (на рис. 5 связь показана для электродвигателя М) с за-
земленной нейтралью электроустановки (с нулевым проводом).
Комплект схем таких сетей обычно состоит из схем питающей
и распределительной сети. Схема питающей сети может быть
16
нанесена на плане строительно-
го чертежа или без привязки к
строительному чертежу. В пос-
леднем случае ряды и оси ко-
лонн указывают только для
троллеев. Такая схема питаю-
щей сети на напряжение
380/220 В приведена на рис. 6
(изображение однолинейное),
где показан троллей 5Т, проло-
женный в ряду В между колон-
нами № 35—45. Из условных
обозначений, надписей на схе-
ме и таблицы видно, что пита-
ние подводится от 1-й секции
трансформаторной подстанции
ЗТП магистральным шинопро-
водом ШМА68-Н/1600, номи-
нальное напряжение сети
380/220 В, мощность всех уста-
новленных токоприемников
715,9 кВт, расчетный ток
879 А.
Распределительная сеть
380/220 В, питающаяся от ма-
гистрали 2Мг с распредели-
тельным шкафом ЗШР (рис. 7),
является продолжением пи-
тающей сети (см. рис. 6). Из
условных обозначений, надпи-
сей на схеме и таблицы можно
получить основные сведения об
шкафа ПР9242-325, вводный ав
линиях автоматы типа А3163,
Рис. 8. Схема силовой сети, нанесен-
ная на плане строительного чертежа:
/ — трансформаторная подстанция, 2 — ка-
бельный туннель, 3 — кабельный колодец,
4, 5—кабельные траншеи, 6 — распреде-
лительный шкаф, 7, Р, 7/, 14, 16, 19, 20,
22 и 24 — линии, 8 — сборка, 10 — привод»
12 и 25— ящики, 13— электродвигатель,
15— печь сопротивления, 17 — автотранс-
форматор, 18— преобразователь, 21—то»
коприемник, 23 — электродвигатель,
26 — кабель, 27 — трансформатор
этой сети: тип распределительного
томат типа АЗ 134//, на отходящих
данные о питающей магистрали и
отходящих линиях и др.
На рис. 8 показана схема, нанесенная на плане строительного
чертежа для силовой сети. План строительного чертежа представ-
лен упрощенно, где показаны: стены, простенки, окна, дверные
проемы, очертания фундаментов машин и технологического обо-
рудования, в кружках обозначены оси здания (цифрами в одном
направлении и буквами в другом), дана отметка пола—1,30, что
на 1,3 м ниже отметки 0,00 (нулевой). От трансформаторной под-
станции 1 идет существующий кабельный туннель 2, имеющий
кабельный колодец 3, от которого отходят кабельные траншеи
(существующая 4 и новая 5). В последней проложен кабель ААБ1
(ЗХ 120-j-l Х50) к распределительному шкафу 6. От распреде-
лительного шкафа отходят линии: 7—к сборке 8, 9 — к много-
двигательному приводу 10, И — к ящику 12, от которого питание
подводится к двигателю 13, 14 — к печи сопротивления 15, 16 —
2
Заказ 333
17
Л Л Л Л
в в в
1’|к I'jX'iipi* к- tn 1 <*л|>н<1И сеть
II 11 1 KOI О 1ЫПрЯЖГППИ
Схемы осветительных сетей
к aiiioi|>;iiui|)o|>M.u<>py 17, пнтаю-
uu му прсобра юв.пе.и, 18, 19 —
k.i6< ii.ii.oi линия, проложенная
oihpi.no п уходящая вверх на от-
гичку I 1.75. От сборки 8 отходят
линии: 20— к трем троллеям из
стальных полос СтЗ (25X4) с то-
коприемником 21, 22 — к элек-
тродвигателю 23, двухпроводная
24 — к ящику 25, от которого от-
ходит гибкий кабель 26 к транс-
форматору 27.
на планах строительных чертежей
осуществляют аналогично рассмотренной схеме силовой сети.
Установки напряжением выше 1000 В выполняют трехпровод-
ными, нулевой провод в таких сетях не нужен. Трехфазные при-
емники и трансформаторы в этих сетях включают на все три фазы.
Небольшое число однофазных аппаратов включают на линейное
напряжение.
Электрические сети напряжением 3—35 кВ работают с изоли-
рованной нейтралью, а сети напряжением НО кВ и больше соо-
ружают с глухо заземленной нейтралью.
Электрические сети выполняют различной конфигурации в за-
висимости от ряда факторов: ответственности потребителей, мощ-
ности, напряжения и др.
На рис. 9 показан пример несложной сети напряжением 220—
380 В. От центра питания ЦП (подстанции, небольшой электро-
станции) внутри цеха, в поселке по улице прокладывают линии,
в нужных точках которых делают вводы В в дома или отводы к
электродвигателям. Такие сети служат для распределения электро-
энергии между отдельными потребителями и, как было указано
ранее, являются распреде-
лительными.
При больших расстоя-
ниях и нагрузках строят
сети двух напряжений.
По линиям высокого на-
пряжения (выше 1000 В)
электроэнергия передает-
ся на значительные рас-
стояния, а сети низкого
напряжения (до 1000 В)
распределяют электро-
энергию между отдельны-
ми потребителями в близ-
лежащих районах (рис.
10). В определенных точ-
ках сети высокого напря-
жения установлены транс-
Рис. 10. Распределительная сеть вы-
сокого и низкого напряжения
18
форматоры Т, от которых питание подается в сеть низкого
напряжения для электроснабжения потребителей П. Трансформа-
торы обычно устанавливают в специальных трансформаторных по-
мещениях ТП. Такие электрические сети работают при напряже-
нии 6—10 кВ. Радиус действия их по экономическим соображени-
ям не превышает 10 км.
Рис. 12. Магистральные
электрические сети:
а — без ответвлений, б — с ответ-
влениями
В современных электрических системах расстояние между
электростанциями и потребителями электроэнергии измеряется
десятками и сотнями километров. Поэтому схемы электрических
сетей, даже сравнительно небольших, включающих несколько мощ-
ных электростанций, получаются довольно сложными, состоящими
из сетей нескольких напряжений. На рис. 11 показана небольшая
электрическая система с двумя электростанциями А и Б. От одной
более удаленной и мощной электростанции А энергия передается
при напряжении 220 кВ к распределительной сети напряжением
110 кВ через подстанцию В. Распределительная сеть напряжением
НО кВ содержит четыре понизительные подстанции В, Г, Д и Е,
соединенных между собой линиями 110 кВ. На подстанциях В, Г
и Д напряжение понижается до 10 кВ и при этом напряжении
электроэнергия передается к ближайшим заводам, фабрикам и в
городскую электросеть 10 кВ. Для потребителей, находящихся
в радиусе до 20 км в центре этого района, служит подстанция Е,
2*
19
li.i KuKipuii IliiiipHXM-iiiie понижается до 35 кВ. При этом напряже-
нии . k-ki p<i fin-m ini передастся и распределительную электриче-
скую сен. 35 кВ 11о Ц зинши Д' и Л 35 кВ расположены вблизи
11о!рсГц|1с лей Па них напряжение понижается до 10 кВ, при ко-
тором и ос\Hid hi men я > icKi росиабжепие потребителей. На под-
с!пиниях ./ и AI, находящихся непосредственно у потребителей
Рис. 13. Радиальная
нерезервированная
линия
Рис. 14. Радиальная резервирован-
ная линия:
а — разомкнутая, б — замкнутая
электроэнергии, напряжение понижается до 380/220 В, на которое
рассчитаны приемники электроэнергии.
Электрические сети с высшим напряжением до 35 кВ, обслу-:
живающие небольшие районы, обычно называют местными элект-
росетями, напряжением 35—220 кВ, охватывающие большие
районы,— районными электросетями, а линии электропередачи
напряжением 330 кВ и выше, предназначенные для связи энерго-
систем,— межспстемными связями.
Магистральная электрическая сеть (рис. 12) состоит из одной
или нескольких одиночных линий, к каждой из которых подклю-
чено несколько потребителей электроэнергии непосредственно
(рис. 12, а) или через дополнительные линии (рис. 12, б). Эти
одиночные линии называют магистральными (сокращенно маги-
стралями), а дополнительные линии — ответвлениями.
Если каждая линия сети питает только одного потребителя
(рис. 13), она называется радиальной, нерезервированной линией,
а вся электрическая сеть — радиальной нерезервированной сетью.
На рис. 14 показана простейшая резервированная радиальная
линия, в которой питание потребителя Б от центра питания А
осуществляется двумя цепями 1Л и 2Л. При этом если выключа-
тель В отключен, радиальная резервированная линия со стороны
потребителя незамкнута и называется разомкнутой радиальной
резервируемой линией (рис. 14, а), если выключатель В включен,
линия называется замкнутой радиальной резервируемой линией
20
(рис» 14, б). Такая сеть обеспечивает более надежное электро-
снабжение потребителя, поскольку при повреждении на одной из
линий электроэнергия будет передаваться по другой неповрежден-
ной линии
Магистральные сети могут выполняться также резервирован-
ными, замкнутыми и разомкнутыми.
Рис. 16. Сложнозамкнутая
электрическая сеть
Для питания нескольких потребителей, расположенных в раз-
ных местах, можно создать электрическую сеть, обеспечивающую
надежное электроснабжение по одноцепным линиям, образующим
замкнутый контур (рис. 15), и называемую замкнутой электриче-
ской сетью.
Замкнутую электрическую сеть (рис. 15, а) называют петле-
вой, а показанную на рис. 15, б — с двусторонним питанием. На-
конец, известны сложнозамкнутые электрические сети (рис. 16),
отличающиеся наличием узловых точек Б и В, к которым электро-
энергия может поступать по меньшей мере по трем направлениям
(узловая точка Б).
§ 5. Распределительные устройства
Распределительные устройства являются составными частями
электрических сетей, т. е. узлами, к которым сходятся питающие
и отходящие линии. Распределительные устройства имеются на
электрических подстанциях со стороны каждого из ее напряжений.
Например, электроподстанция Е (см. рис. 11) 110/35 кВ имеет
распределительное устройство ПО кВ, входящее в электрическую
сеть НО кВ, и распределительное устройство 35 кВ, от шин ко-
торого отходят линии 35 кВ. Кроме того, в электрических сетях
есть распределительные устройства, не относящиеся к электриче-
ским подстанциям, так называемые переключательные пункты
дальних линий электропередач, сетевые помещения городских и
сельских электрических сетей и т. п.
21
Распределительные устройства РУ, как и электрические под-
станции, могут быть открытыми (ОРУ) и закрытыми (ЗРУ). От-
крытые распределительные устройства строят обычно на напря-
жение 35 кВ и выше, а на напряжение ниже 35 кВ применяют
закрытые распределительные устройства В настоящее время ши-
рокое распространение получили комплектные распределительные
устройства (КРУ), изготовляемые на заводе, благодаря чему зна-
чительно ускоряется процесс их монтажа и улучшается каче-
ство его.
Рис. 17. Открытое распределительное устройство 35 кВ:
/ — линия, 2 — разъединитель, 3 — масляный выключатель, 4—сборные шины,
5 — силовой трансформатор
Участки РУ, отводимые для одного присоединения, часто назы-
вают ячейками. Распределительные устройства, как и все электро-
установки, различают по напряжению до 1000 В и выше 1000 В;
Обычно в распределительные устройства входят сборные шины,
которые связаны с различными присоединениями (подходящими
и отходящими линиями, трансформаторами и др.), коммутацион-
ные аппараты, служащие для производства необходимых пере-
ключений в нормальных условиях эксплуатации, аппараты для
защиты электрооборудования от сверхтоков и перенапряжений,
а также измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Открытые распределительные устройства ОРУ размещают на
открытых огражденных площадках, где оборудование в основном
устанавливают на невысоких основаниях, а ошиновку выполняют
гибкой, подвешивая ее через изоляторы на стальных или железо-
бетонных конструкциях. На рис. 17 показан участок РУ 35 кВ
(разрез по ячейкам линии и силового трансформатора). Линия 1
через разъединители 2 и масляный выключатель 3 присоединена
к сборным шинам 4, к которым через разъединитель и масляный
выключатель подключен силовой трансформатор 5. На территории
ОРУ предусмотрен рельсовый путь для перевозки громоздкого
оборудования во время его монтажа или при капитальном ремонте.
Закрытое распределительное устройство ЗРУ представляет со-
22
Рис. 18. Сборное закрытое распределительное устройство:
1— сборные шины, 2— шинный разъединитель, 3 — проходные изоляторы, 4 — масля-
ный выключатель, 5 — привод, 6 — измерительный трансформатор тока, 7— линейный
разъединитель, 8 — кабельная линия, 9 — канал для силовых и контрольных кабелей,
10 —кабельные конструкции, 11 — реактор
бой специально оборудованное помещение с рядом ячеек, в каж-
дой из которых смонтированы электрические аппараты соответ-
ствующего присоединения. На рис. 18 показано ЗРУ 10 кВ (раз-
рез по ячейке линии).
S3
Рис 19. Комплектное распределительное
устройство 10 кВ:
1 — сборные шины» 2 — отсек для контрольных ка-
белей, 3 — кабельные конструкции, 4— прибор-
ный отсек, 5 — втычиые контакты (разъединители),
6 — масляный выключатель, 7—привод выключа-
теля, 8 —измерительный трансформатор тока,
9 — концевая муфта для отходящей кабельной
линии
Комплектное распредели-
тельное устройство КРУ
представляет собой ряд яче-
ек заводского изготовления,
в которых смонтированы
необходимые электрические
аппараты (рис. 19).
Распределительные уст-
ройства на напряжение до
1000 В значительно проще
рассмотренных ранее рас-
пределительных устройств
на напряжение выше 1000 В
и изготовляются на заводах.
В зависимости от их назна-
чения РУ до 1000 В выпол-
няют в виде шкафов, сборок
(силовых и осветительных),
магистральных и распреде-
лительных токопроводов и в
другом конструктивном
оформлении. Аппараты для
РУ до 1000 В также проще—
это коммутационные аппа-
раты (рубильники, контак-
торы, магнитные пускатели,
автоматические выключате-
ли), предохранители, изме-
рительные трансформаторы
тока и напряжения.
§ 6. Аппараты распределительных устройств
напряжением выше 1000 В
Выключатели служат для включения и отключения элек-
трических цепей под нагрузкой и при коротких замыканиях.
В связи с тем что при разрыве электрической цепи под на-
грузкой возникает электрическая дуга, в выключателях преду-
смотрены средства для ее гашения.
Выключатели выпускают для наружной и внутренней установ-
ки на различные номинальные напряжения и токи. Они также
характеризуются силой тока и мощностью короткого замыкания.
Наиболее широко применяются масляные выключатели, в ко-
торых гашение дуги происходит в минеральном масле, и воздуш-
ные выключатели, в которых дуга гасится струей сжатого воздуха.
На рис. 20 показан масляный выключатель ВМП-10 (выключа- •
тель масляный, подвесной) с малым объемом масла на напряже-
24
I’m- 20. Масляный выключатель
ВМП-10:
« общий вид, б — бак выключателя;
/ рычаг, 2— отключающая пружина,
J |ягл, 4— вал, 5— рама, 6 — изо-
яиюры. 7—бак, 8 и 17— пробки,
• механизм управления, 10 — токо-
Гнчппе устр@йство, 11 и 20 — фланцы,
11 стержневой контакт, 13 — камера
поперечного дутья, 14— маслоуказа-
V |-.ц<»е стекло, 15 и 25— крышки,
I -отверстие, 18 и 22 — выводы,
I' розеточный контакт, 21—цилиндр,
.3 — направляющая» 24 — корпус
ние 10 кВ. На лицевой стороне стальной рамы 5 установлены фар-
форовые изоляторы 6, на которых подвешены баки 7 выключателя.
Вал 4 выключателя связан тягой 3 и рычагом 1 с его подвижными
контактами, находящимися внутри баков. Внутри рамы размещена
отключающая пружина 2. Бак выключателя состоит из прочного
влагостойкого цилиндра 21 из изоляционного материала, армиро-
ванного металлическими фланцами, нижним, 20 и верхним 11.
Внутри нижнего фланца на его крышке 15 находится неподвиж-
ный розеточный контакт 19. На верхнем фланце 11 установлен
металлический корпус 24, внутри которого смонтированы подвиж-
ный стержневой контакт 12, кинематически связанный с ним ме-
ханизм управления 9, роликовое токосъемное устройство 10 и
направляющие 23, обеспечивающие возвратно-поступательное дви-
жение подвижного контакта вдоль своей оси.
Корпус снабжен крышкой 25, в которой имеется отверстие
для заливки в бак масла, закрываемое пробкой 8. Для слива
масла в нижнем фланце находится отверстие 16, закрываемое
пробкой 17. Над розеточным контактом расположена дутогаси-
тельная камера поперечного дутья 13. Для контроля за уровнем
масла в баке служит маслоуказательное стекло 14.
При включенном положении выключателя ток протекает через
вывод 22, токосъемное устройство 10, подвижный контакт 12, не-
подвижный контакт 19 и вывод 18. При отключении выключателя,
в момент размыкания контактов 12 и 19, между ними возникает
электрическая дута. Под действием высокой температуры дуги
происходит разложение масла с бурным газообразованием. Давле-
ние в нижней части бака резко возрастает, масло и продукты его
разложения устремляются в верхнюю часть бака, проходя по по-
перечным каналам дугогасящей камеры, благодаря чему дута
гаснет.
К современным воздушным выключателям относят воздухо-
наполненные выключатели ВВБ. Эти выключатели состоят из стан-
дартных взаимозаменяемых элементов. На рис. 21 изображена
одна фаза выключателя ВВБ на напряжение 220 кВ. На трех
колоннах из полых изоляторов 5, установленных на баллоне 3 со
сжатым воздухом, размещены шесть последовательно соединенных
камер 6 с разрывными контактами. Для равномерного распреде-
ления напряжения между разрывными контактами предусмотрен
делитель напряжения 8 с емкостными или активными сопротив-
лениями. Каждая колонна служит воздуховодом к камерам 6 и
может через клапан 4 сообщаться с баллоном 3. Шкаф управле-
ния 2 клапанами установлен в середине баллона.
Во включенном положении сжатый воздух выпущен из камер 6,
разрывные контакты замкнуты, и ток через них протекает от
зажима 7 к зажиму 1. При отключении выключателя сжатый воз-
дух поступает из баллона 3 через клапаны 4 в камеры 6, разрыв-
ные контакты расходятся и остаются в разомкнутом состоянии.
Возникающая при этом дута гасится струей сжатого воздуха.
27
Число камер с разрывными контактами на каждую фазу опре-
деляется поминальным напряжением выключателя. Выключатель
на напряжение 35 кВ имеет одну камеру, на 110 и 154 кВ — 4 ка-
меры и г. д.
Рис. 22. Разъединитель РВ-10:
/ — подвижные контакты, 2 — опорные изоляторы, 3—неподвижные
контакты
Разъединители предназначены для создания видимого
разрыва на отключенных участках электрической цепи и не рас-
считаны для отключения электрических цепей под нагрузкой. По-
этому разъединители не имеют дутогасительных устройств и зна-
чительно проще выключателей.
Разъединители выпускают для наружной и внутренней уста-
новки на различные номинальные напряжения и токи, в одно-
полюсном и .трехполюсном исполнении.
На рис. 22 показан трехполюсный разъединитель РВ-10 (разъ-
единитель внутренней установки на 10 кВ), основными элемента-
ми которого являются опорные изоляторы 2, смонтированные на
них подвижные контакты 1 (ножи) и неподвижные контакты
(губки).
Для наружной установки широко применяют разъединители
РЛНД (разъединитель с линейным контуром тока, наружной уста-
новки, двухколонковый) и РЛНД2 (то же, но с двумя заземляю-
щими ножами). На рис. 23 показан один полюс разъединителя
РЛНД2-110 на напряжение НО кВ с изоляторами 5 и 13, установ-
ленными в подшипниках 6. На изоляторе 13 смонтирован нож 1
с ламелями, а на изоляторе 5 — нож 2 без ламелей. Изоляторы 5
и 13 кинематически связаны тягой 9, а изолятор 5, кроме того,—
с приводом 7 валом 8. Заземляющие ножи 12 и 4, выполненные из
стальных труб, которые заканчиваются вверху латунными наконеч-
никами, кинематически соединены между собой тягой 10, а каждый
28
из них электрически связан гибкой перемычкой 11 с основанием
разъединителя. Заземляющий нож 4 кинематически соединен с
приводом 7. При повороте вала привода подшипник 6 с изоля-
тором 5 повернется в ту же сторону, а с изолятором 13 — в об-
ратную сторону, и при этом ножи 1 и 2 разойдутся, электрическая
Рис. 23. Разъединитель РЛНД2-110:
/, 2, 4 и /2 —ножи, 3 н 14—неподвижные контакты,
5 и 13 — изоляторы, 6 — подшипники, 7 — привод, 8 — вал,
9 и 10—тяги, 11—перемычка
цепь будет разорвана и образуется видимый ее разрыв. После
расхождения ножей 1 и 2 тем же приводом можно поднять за-
земляющие ножи 4 и 12, которые соединяются с неподвижными
контактами 3 и 14 соответственно. Поскольку основание разъеди-
нителя выполнено из швеллера, связанного с контуром защитного
заземления, токоведущие части отключенного участка электриче-
ской цепи при включенных заземляющих ножах разъединителя
будут надежно заземлены. При включении разъединителя все
29
операции выполняются в обратном порядке: сначала отключают
заземляющие ножи 4 и 12, после чего сводят ножи 1 и 2.
Кроме । 1ссмо1реппых коммутационных аппаратов (выключате-
лем с малым oft немом масла, воздухонаполненных выключателей
и ui\\ типов раз педипителей) выпускают и широко используют
и распределигельных устройствах другие коммутационные аппа-
р<н ы выключи гели с большим объемом масла, электромагнитные
выключатели, в которых
гашение дуги обеспечива-
ется электромагнитным
дутьем, вакуумные вы-
ключатели, а также вы-
ключатели нагрузки, ко-
роткозамыкатели и отде-
лители.
Приводы комму-
тационных аппара-
тов служат для их вклю-
чения, удержания во
включенном состоянии и
отключения. По способу
управления приводы мож-
но разделить на ручные и
автоматические. Первые
управляются только вруч-
ную, а вторые позволяют
обеспечить дистанцион-
ное и автоматическое уп-
равление коммутацион-
ными аппаратами. Для
создания необходимого
Рис. 24. Рычажный привод ПР-2:
1 — рычаг, 2—сектор, 3— рукоятка, 4 н 6 — под-
шипники, 5 — шпильки, 7 — шатун
усилия, особенно для включения выключателей, используют энер-
гию поднятого груза (в грузовых приводах), заведенных пружин (в
пружинных приводах), электромагниты (в электромагнитных при-
водах), электродвигатели (в моторных приводах), энергию сжатого
воздуха (в пневматических приводах).
На рис. 24 показан рычажный привод ПР-2, предназначенный
для управления разъединителями внутренней установки напряже-
нием 6—10 кВ и на ток до 400—600 А. Привод состоит из перед-
него подшипника 4 с- рукояткой 3, заднего подшипника 6 с секто-
ром 2 и рычагом / и шатуна 7, которым обеспечивается кинемати-
ческая связь рукоятки 3 с сектором 2 заднего подшипника. Перед-
ний и задний подшипники соединены шпильками 5. Работу привода
при соединении его с выключателем можно регулировать подбо-
ром соответствующего отверстия в секторе 2.
На рис. 25 показан привод ПРН-110 для управления разъеди-
нителями наружной установки на 35 и ПО кВ. Он состоит из
основания 7 с полкой 6, к которой прикреплена втулка 5, служа-
щая подшипником для вала 4, жестко соединенного с рычагом 2.
Свободный конец вала 4 используется для связи привода с соот-
ветствующим разъединителем. Пружинная защелка 1 и чашечки 3
обеспечивают четкую фиксацию привода в крайних (включенном
и отключенном) положениях.
Рис. 25. Привод ПРН-110:
1 — пружинная защелка, 2 — рычаг, 3 — чашечки, 4 — вал,
5 — втулка, 6 — полка, 7 —основание
На рис. 26 показан электромагнитный привод ПЭ-11 для уп-
равления выключателями 6—10 кВ. Он состоит из включающего 7
и отключающего 6 электромагнитов, управляемого ими механиз-
ма, который соединяется кинематически с валом выключателя, и
блокировочных контактов. Для включения выключателя подводят
напряжение к обмотке 9 включающего электромагнита; сердеч-
ник 8 втягивается и его шток поднимает ролик 11, а последний
через серьгу 12 и рычаг 13 приводит во вращение вал 14 привода,
соединенный с валом выключателя. Выключатель включается, а
механизм привода запирается защелкой 3, которая через рычаг 1
и серьгу 15 не позволяет ролику 11 сдвинуться с места, фиксиро-
ванного защелкой 10, удерживающей ролик в верхнем положении.
Для отключения выключателя защелка 3 должна быть повернута
30
31
по часовой стрелке рукояткой 4 или бойком 5 отключающего
электромагнита. Ролик 2 скатывается с защелки и отпирает ры-
чаг 1 последней. Ролик 11 смещается вправо, скатываясь с за-
щелки 10, и выключатель под действием своих пружин отклю-
чается.
Рис. 26. Электромагнитный привод
ПЭ-11;
1 и 13 — рычаги, 2 и 11 — ролики,
3 и 10 — защелки, 4— рукоятка, 5 — боек,
и и 7 — электромагниты, 8 — сердечник,
9 — обмотка. 12 и 15 — серьги, 14 — вал
Рис.
27. Бетонный
реактор
Реакторы служат для ограничения тока короткого замы-
кания, что позволяет облегчить работу электрических аппаратов,
установленных в электрической цепи (например, отходящей ли-
нии) за реактором, уменьшить сечение проводов воздушной или
кабельной линии, а также обеспечить требуемое остаточное напря-
жение на шинах распределительного устройства при коротком
замыкании за реактором на отходящих линиях.
Реактор представляет собой катушку индуктивности, рассчи-
танную на большую силу тока для работы при высоком напря-
жении. Наибольшее распространение в распределительных уст-
ройствах получил бетонный реактор РБА с обмоткой-из изоли-
рованной алюминиевой проволоки, уложенной в бетонных стой-
ках, которые устанавливают на изоляторах (рис. 27). Эти реак-
32
горы выпускают на напряжение 6 и 10 кВ и различные токи
(от 150 до 4000 А).
Реакторы характеризуются также индуктивным сопротивле-
нием, причем обычно выражают его не в именованных величинах,
а в относительных (отношение падения напряжения на реакторе
при протекании по нему номинального тока к номинальному на-
пряжению), чаще в процентах от номинального напряжения
хр%=хр —100,
где хр% — относительное сопротивление реактора, %; — сопро-
тивление реактора в именованных единицах, Ом; I и U — номи-
нальные ток и напряжение реактора.
Рассмотренные основные характеристики реактора отражают-
ся в обозначении его типа. Например, обозначение РБА-10-600-4
указывает, что реактор бетонный с алюминиевой обмоткой, рас-
считан на напряжение 10 кВ и ток 600 Л, имеет индуктивное
сопротивление хр% = 4%.
Очевидно, при включении отходящей линии через реактор про-
исходит некоторое падение напряжения в нем, величина которого
зависит от сопротивления реактора и протекающего через него
тока. Для приведенного в примере реактора это падение напря-
жения при токе 600 А составит 4% от номинального, равное
400 В, а для реактора РБА-10-600-10 — уже 10% от номиналь-
ного, равное в именованных единицах 1000 В. Во избежание
недопустимого снижения напряжения у потребителя приходится
соответственно поднимать напряжение на шинах РУ, что не
всегда возможно. Поэтому, не прибегая к повышению напряже-
ния на шинах РУ, можно применить для питания двух потреби-
телей примерно одинаковой мощности сдвоенный реактор РБАС
(реактор бетонный с алюминиевой обмоткой сдвоенный), отли-
чающийся от обычного наличием дополнительного вывода от се-
редины обмотки.
В нормальных условиях примерно одинаковые токи нагрузки
протекают по полуобмоткам реактора в разные стороны, в резуль-
тате чего сопротивление реактора значительно уменьшается. При
коротком замыкании на одной из линий, отходящей от одной его
полуобмотки, влиянием второй полуобмотки практически можно
пренебречь.
Предохранитель является простейшим аппаратом для
защиты электрических цепей от сверхтоков (токов короткого за-
мыкания и перегрузки). В электроустановках напряжением
6—35 кВ широко применяют предохранители ПК для внутренней
установки, ПКН — для наружной установки и ПКТ — для транс-
форматоров напряжения. В сетях 35 кВ используют роговой пре-
дохранитель ПРН-35.
Предохранитель ПК (рис. 28) состоит из двух опорных изоля-
торов 5, укрепленных на основании 4, контактных губок 2, смон-
тированных на головках изолятора, и патрона 1 с плавкой встав-
3 Заказ 333
33
кой, устанавливаемого в контактные губки 2. Для подключения
предохранителя в соответствующую электрическую цепь служат
выводы 3.
Предохранитель ПРН-35 (рис. 29) состоит из изоляторов 2,
установленных на основании 1, контактных элементов (рога) 4 и
патрона 3 (стеклянная трубка, заполненная тальком) с плавкой
вставкой. При коротком замыкании на участке электрической
цепи, защищаемом предохранителем, плавкая вставка расплав-
ляется, под действием высокой температуры тальк разлагается с
бурным газообразованием, давление в трубке повышается и она
разрушается. Возникшая открытая дуга поднимается по рогам
вверх, растягивается и, достигнув критической длины (при этой
длине и данном напряжении электрическая дуга поддерживаться
не может), гаснет.
Разрядники служат для защиты электроустановок от
перенапряжений. Широкое распространение получили трубчатые
и вентильные разрядники.
Трубчатый разрядник (рис. 30) содержит фибровую или
винипластовую трубку 4, имеющую с двух сторон металлические
колпачки 3 и 5. Колпачок 5 подключается к заземляющему
устройству, а колпачок 3 через внешний искровой промежу-
ток 2— к проводу защищаемой линии 1. На колпачке 3 имеется
металлический стержень 7, перемещением которого можно регу-
лировать величину внутреннего искрового промежутка 6.
При возникновении перенапряжения на защищаемой линии
пробиваются внешний и внутренний искровые промежутки, воз-
никает электрическая дуга, через которую волна перенапряже-
ния отводится в землю. Под действием высокой температуры дуги
происходит разложение внутренней поверхности трубки 4, сопро-
Рис. 28. Предохранитель ПК:
1 — патрон, 2 — контактные губки, 3 — вы-
воды, 4— основание, 5 — опорные изоля-
торы
Рис. 29. Предохранитель ПРН-35:
1 — основание, 2 — изоляторы, 3 — патрон,
4 — контактные элементы
34
7
Рис. 30. Трубча-
тый разрядник:
1 —защищаемая
линия, 2 — внешний
искровой промежуток,
3 и 5 — металлические
колпачки, 4— трубка,
6 — внутренний
искровой промежу-
ток, 7 — металличе-
ский стержень
Рис. 31. Вентильный разрядник:
а — устройство, б — характеристика;
1 и 2 — искровые промежутки, 3 и 4 — со-
противления
вождаемое бурным газообразованием, ^давление в трубке подни-
мается и газы через отверстие в колпачке 5 выбрасываются
наружу. Создается продольное дутье и электрическая дуга, под-
держиваемая рабочим напряжением, после отвода волны пере-
напряжения в землю гаснет. Промышленность выпускает трубча-
тые разрядники фибробакелитовые РТ на напряжения от 3 до
110 кВ, винипластовые РТВ на напряжения от 6 до ПО кВ и
стеклоэпоксидные винипластовые (усиленные) на напряжения 35
и 110 кВ.
Вентильные разрядники (рис. 31) отличаются тем, что защит-
ное действие основано на свойстве некоторых материалов изме-
нять свое сопротивление при изменении приложенного к ним
напряжения. Основными элементами вентильного разрядника
являются система последовательно включенных искровых проме-
жутков 2 (рис. 31, а) и нелинейное сопротивление 4. Для вырав-
нивания напряжения на искровых промежутках 2 они шунтиро-
ваны высокоомными сопротивлениями 3. Для предохранения
элементов разрядника от длительного воздействия рабочего
напряжения служит внешний искровой промежуток /.
При возникновении перенапряжения на защищаемой линии
пробиваются промежутки 1 и 2 под действием приложенного к
нелинейному сопротивлению 4 напряжения, после пробоя искро-
вых промежутков оно уменьшается, причем, чем больше прило-
женное напряжение, тем меньше сопротивление (кривая /рис. 31,6)
и тем больше протекающий через него ток (кривая //). После
3*
35
отвода волны перенапряжения в землю напряжение на нелиней-
ном сопротивлении снизится до рабочего напряжения защищае-
мой линии, протекающий через него ток значительно уменьшится,
дуга в искровых промежутках погаснет и разрядник будет снова
готов к действию.
Промышленность выпускает вентильные разрядники РВС (раз-
рядник вентильный сетевой), описанные выше, на напряжение от
3 до 220 кВ и РВП (разрядник вентильный подстанционный)
упрощенной конструкции на напряжение 3—10 кВ.
Рис. 32. Трансформатор тока:
а — устройство, б — включение амперметра непосредственно
и через трансформатор тока; / и 2—обмотки, 3 — магннтопровод
Измерительные трансформаторы служат для рас-
ширения пределов измерения в цепях переменного тока и отде-
ления вторичных цепей от первичных в целях обеспечения безо-
пасности обслуживающего персонала.
Измерительные приборы, а также реле защиты и автоматики
могут иметь токовые обмотки (амперметры, токовые реле), обмот-
ки напряжения (вольтметры, реле напряжения), а также оба
этих вида обмоток (ваттметры, электрические счетчики, реле
мощности,и др.).
Измерительные трансформаторы тока служат для питания
токовой электрической цепи, состоящей из последовательно соеди-
ненных обмоток электроизмерительных приборов и реле, которая
подключается ко вторичной обмотке трансформатора тока. Пер-
вичная обмотка трансформатора тока включается в контролируе-
мую электрическую цепь последовательно.
Измерительный трансформатор напряжения служит для пита-
ния обмоток напряжения электроизмерительных приборов и реле,
которые подключаются ко вторичной обмотке трансформатора
напряжения параллельно друт другу. Первичная его обмотка под-
ключается к точкам электрической цепи, напряжение между ко-
торыми должно контролироваться.
Устройство и схема включения трансформатора тока показаны
на рис. 32. Магнитный поток в магнитопроводе 3 создается тока-
ми первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Соотношение первичного
и вторичного токов определяется формулой
36
где /i — первичный ток; /2— вторичный ток; wx— число витков
первичной обмотки; ю2—число витков вторичной обмотки; ктт—-
коэффициент трансформации.
Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напря-
жения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает
уменьшение тока и во вторичной, и в первичной цепях, а напря-
жение на выводах обеих обмоток почти не изменяется, то в транс-
форматорах тока увеличение сопротивления во вторичной цепи
приводит к увеличению напряжения как на выводах вторичной,
так и первичной обмоток. Происходит это потому, что сила тока
в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока.
Сила тока во вторичной цепи трансформатора тока практически
не изменяется с изменением ее сопротивления при данном режиме
первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока
увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи,
складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансфор-
матору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и
переходных контактов.
Основными параметрами трансформаторов тока являются но-
минальное напряжение, сила тока первичной и вторичной обмо-
ток, класс точности, нагрузка вторичной цепи, определяемая мощ-
ностью в вольт-амперах или сопротивлением вторичной цепи, а
также максимальная кратность вторичного тока.
Номинальная сила тока вторичной обмотки большинства
трансформаторов тока 5 А, а первичной обмотки выбирается по
принятой стандартом шкале: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150,
200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000,
8000, 10 000 и 15 000 Л.
Номинальный класс точности характеризуется погрешностью
в коэффициенте трансформации и угловой погрешностью для дан-
ного трансформатора тока. Угловую погрешность измеряют углом
между линиями векторов первичного и вторичного токов. Для
трансформаторов тока установлено пять классов точности: 0,2;
0,5; 1; 3 и 10, характеризующих их максимальную относительную
погрешность в коэффициенте трансформации. Номинальной на-
грузкой трансформатора тока называют такую нагрузку, при ко-
торой погрешность не превышает значения заданного для данного
трансформатора тока.
Максимальная кратность вторичного тока — это отношение наи-
большего допустимого вторичного тока к номинальному.
Промышленность выпускает трансформаторы тока для элек-
троустановок напряжением до 750 кВ в различном конструктив-
ном исполнении в зависимости от места и способа установки, а
также условий их работы. По месту установки трансформаторы
тока разделяют на три группы: для наружной, внутренней и
встроенные — внутри выключателей, трансформаторов и других
37
аппаратов или машин. По способу установки различают опорные
и проходные трансформаторы тока. По конструкции первичной
обмогкп грапсформаторы тока разделяют на одновитковые стерж-
невые, одновнгковые шинные, мпоговитковые с петлевой, первич-
ной обмоткой и мпоговитковые с обмоткой восьмерочного вида.
Выводы обмоток трансформаторов тока обозначают: первичные
J7i (начало) и Л2 (конец); вторичные — (начало) и И2 (конец).
Принцип маркировки принят следующий: направление тока в при-
боре (в данный момент времени) должно быть одинаковым неза-
висимо от включения последнего непосредственно в цепь или
через трансформатор тока (рис. 32, б), т. е. при направлении
тока от Л\ к Л2 направление вторичного тока будет от к И2
во вторичной цепи.
Рис. 33. Трансформатор напряжения:
а — устройство, б — включение вольтметра непосредственно и через
трансформатор напряжения
Для питания вторичных устройств используют различные схе-
мы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.
Соединение в звезду применяют в случае контроля тока во
всех трех фазах при различных режимах работы сети трехфаз-
ного тока.
Соединение треугольником применяют, когда требуется полу-
чить большую силу тока во вторичной цепи или осуществить
сдвиг по фазе вторичного тока относительно первичного на 30 или
330°.
В сетях с изолированной нейтралью широкое распространение
нашли схемы соединения трансформаторов тока в неполную
звезду и на разность токов двух фаз. Для питания защит от замы-
кания на землю применяют схему соединения трансформаторов
тока на сумму токов трех фаз (схема фильтра токов нулевой
последовательности). Такая схема не реагирует на междуфазо-
вые короткие замыкания, но чувствительна ко всем видам повреж-
дений, связанных с замыканием элементов электрической сети на
землю. Последовательное соединение вторичных обмоток двух
трансформаторов тока одной фазы позволяет получить от них
большую мощность, а параллельное — уменьшить коэффициент
38
трансформации, увеличивая ток во вторичной цепи при данном
токе в линии.
Устройство и схема включения трансформатора напряжения
показаны на рис. 33, а и б. Соотношение между первичным и
вторичным напряжениями определяется формулой
где Ui — первичное напряжение; U2 — вторичное напряжение;
w( — число витков первичной обмотки; w2 — число витков вто-
ричной обмотки.
По устройству и работе трансформатор напряжения аналоги-
чен силовому трансформатору, но отличается от. него тем, что
нормально работает в режиме, близком к холостому ходу, и от
него отбирается мощность, обычно не превышающая нескольких
сотен вольт-ампер. Она значительно меньше максимальной мощ-
ности, которую трансформатор напряжения может отдавать по
условию нагрева.
Трансформаторы напряжения характеризуются следующими
номинальными параметрами: напряжением первичной обмотки,
напряжением вторичных обмоток, коэффициентом трансформации,
классом точности, номинальной и максимальной мощностями.
Первичные напряжения соответствуют шкале номинальных на-
пряжений электроустановок: 220, 380, 660, 3000, 6000, 10 000,
20 000, 35 000, 110 000, 150 000, 220 000, 330 000, 500 000 и 750 000 В,
а вторичные напряжения: 100 В — для трехфазных трансформа-
торов и для однофазных, соединенных в треугольник; ЮО/^З —
для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду; и
100/3 — при соединении обмоток в разомкнутый треугольник. Но-
минальный коэффициент трансформации — это отношение номи-
нального напряжения первичной обмотки к номинальному напря-
жению вторичной обмотки. Номинальный класс точности опреде-
ляется погрешностями в коэффициенте трансформации и по углу
(угловая погрешность). Для трансформаторов напряжения уста-
новлено четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.
Номинальной мощностью трансформатора напряжения назы-
вают мощность, при которой погрешность не превышает допусти-
мого значения для данного трансформатора, а предельная мощ-
ность определяется по условиям его нагрева.
Трансформаторы напряжения разделяют на три основные
группы: сухие (однофазные и трехфазные), масляные (однофаз-
ные и трехфазные) и каскадные. Условное обозначение транс-
форматора напряжения состоит из двух частей: буквенной и циф-
ровой. Буквенная часть содержит буквы, имеющие следующее
значение: Н — трансформатор напряжения, О — однофазный, Т —
трехфазный, С — сухой (без использования в качестве изоляции
трансформаторного масла, если в сухом трансформаторе приме-
нена литая изоляция, то в буквенной части обозначения вместо С
ставят букву Л), К—каскадный (если буква стоит на втором
39
Рис. 34. Схемы трансформаторов напряжения:
а — Г1ТМИ, б — НТМК» «—ИКФ; /, 2, 4 и 5 — обмотки, 3 — магнитопровод
месте), К—с компенсирующей обмоткой (если буква стоит на
четвертом месте), Ф — в фарфоровом кожухе, И — с пятистержне-
вым сердечником. Цифровая часть указывает напряжение первич-
ной обмотки. Например, однофазный сухой трансформатор напря-
жения на 3 кВ обозначают НОС-3, однофазный масляный транс-
форматор напряжения на 35 кВ — НОМ-35, каскадный трансфор-
матор напряжения на 220 кВ — НКФ-220, трехфазный масляный
трансформатор напряжения на 10 кВ пятистержневой — НТМИ-10
и, наконец, трехфазный трехстержневой трансформатор напря- •
жения на 6 кВ с компенсирующей обмоткой—НТМК-6.
У трехфазных трехстержневых трансформаторов напряжения
первичные обмотки соединены в звезду без выведенной нулевой
точки, так как нулевая точка у них не должна заземляться. Вто-
ричные их обмотки соединяются в звезду с выведенной нулевой
точкой. Выводы первичной обмотки трехфазных трансформаторов
напряжения обозначают буквами А, В, С, а выводы вторичной
обмотки — строчными а, b и с, соответственно нулевой вывод
обозначают цифрой 0. У трансформаторов напряжения НТМИ
40
(рис. 34, а) имеются еще три дополнительные фазные вторичные
обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник. Выводы этих
обмоток обозначают О] и о2. У трехфазных трехстержневых транс-
форматоров НТМК (рис. 34, б) фазные первичные обмотки соеди-
нены в зигзаг (основные витки первой фазы соединены с допол-
нительными витками второй фазы и т. д.). Благодаря такому
соединению уменьшается угловая погрешность трансформатора,
а следовательно, повышается его точность.
У однофазных трансформаторов напряжения выводы первич-
ной обмотки обозначают буквами А (начало) и X (конец), а вы-
воды вторичной обмотки соответственно анх. Выводы дополни-
тельной обмотки у однофазных трансформаторов напряжения
обозначают ая и хд.
Каскадные трансформаторы напряжения НКФ (рис. 34, в)
состоят из отдельных элементов, соединенных последовательно.
Каждый элемент представляет собой двухстержневой трансфор-
матор с тремя обмотками — первичной / и двумя вторичными
(выравнивающей 2 и связывающей 4) и магнитопроводом 3. Пер-
вый элемент (нижний) содержит пять обмоток: первичную 1, вы-
равнивающую 2, связывающую 4 и две вторичные обмотки 5,
предназначенные для питания вторичных приборов (основную с
выводами а и х, дополнительную с выводами аа и хд). Выравни-
вающие и связывающие обмотки служат для равномерного рас-
пределения нагрузки вторичных обмоток по всем стержням каж-
дого каскада.
§ 7. Вторичные приборы и аппараты
Вторичные приборы и аппараты предназначены для контроля
за состоянием первичного (силового) оборудования и режимом
работы электроустановок, а также для управления этим обору-
дованием. К ним относят разнообразные измерительные приборы,
приборы сигнализации, командные аппараты, а также первичные
преобразователи, позволяющие непосредственно получить инфор-
мацию о контролируемом объекте, вход которых непосредственно
связан с первичной Цепью, а с выхода отбираются соответствую-
щие сигналы, несущие указанную информацию по вторичным
цепям, и исполнительные аппараты, непосредственно управляю-
щие первичным оборудованием по командам, поступающим из
вторичных цепей.
К первичным преобразователям относят рассмотренные ранее
измерительные трансформаторы и всевозможные датчики, а к
исполнительным аппаратам — различные приводы, в том числе и
приводы выключателей. Рассмотрим некоторые из вторичных ап-
паратов.
Блок-контакты по существу являются датчиками механи-
ческих перемещений, поскольку они преобразуют в электрические
сигналы механические перемещения контролируемого оборудова-
ния, с которым связаны кинематически. Блок-контактами снаб-
41
жают приводы выключателей и разъединителей, магнитные кон-
такторы и пускатели, автоматы и другое оборудование.
Большое распространение получили блок-контакты КСА
(рис. 35, а) в разъединителях и выключателях и КСУ (рис. 35, б)
для коммутации цепей управления выключателей. Блок-контакты
КСА собирают из отдельных
пакетов, каждый из кото-
рых содержит два непод-
вижных и один подвижный
контакты. Блок-контакты
разделяют по числу пакетов
(от 2 до 12), углу поворота
подвижных контактов (90
или 120°) и по конструкции
рычага (с коротким и длин-
ным плечом). Блок-контакты
КСУ состоят из блок-контак-
тов КСА (обычно на 2—4
пакета) и ускоряющего ме-
ханизма, обеспечивающего
ускоренное переключение
Рис. 36. Арматура
сигнальных ламп
АСС
0
Рис. 35. Блок-контакты:
а — КСА, б —КСУ
блок-контактов в конце хода привода выключателя.
Приборы сигнализации сообщают о положении коммутацион-
ных аппаратов, срабатывании автоматических устройств путем
подачи таких сигналов, которые могут быть восприняты челове-
ком на слух или визуально. Для звуковой сигнализации приме-
няют гудки, сирены и звонки. Для визуального восприятия поль-
зуются электролампами, установленными в соответствующую
арматуру, или световые табло, указательные реле и др.
На рис. 36 показана арматура для сигнальных ламп АСС,
представляющая собой сварной цилиндр с фланцем, в который
с лицевой стороны вставляют пластмассовый ободок с цветной
линзой, а с задней стороны — патрон с выводной колодкой. Свето-
вое табло (рис. 37) представляет собой металлический каркас
42
прямоугольного сечения 1, снабженный с лицевой стороны пласт-
массового рамкой 2, в которой вставлены два стекла (матовое
снаружи и прозрачное внутри) для размещения между ними
транспаранта, а с задней стороны — выводной колодкой с лампо-
выми патронами 4. К. коробке привинчены планки 3 для крепле-
ния табло на панели.
На рис. 38 показан прибор сиг-
нальный индикаторный ПСИ, пред-
назначенный для отображения на
мнемонических схемах положения
коммутационных аппаратов. В него
входят два электромагнита 2, уста-
новленных на выводной колодке 1, и
подвижная система в виде якоря с
указателем 3. При отсутствии тока в
Рис. 37. Световое табло:
/ — металлический каркас,
2— рамка, 3— планки, 4 — па-
троны
Рис. 38. Сигнальный индикатор-
ный прибор ПСИ:
1 — выводная колодка, 2 — электромаг-
ниты, 3 — указатель
электромагнитах подвижная система находится в нейтральном
положении, а при обтекании током одного из электромагнитов она
поворачивается и указатель располагается вертикально или гори-
зонтально в зависимости от того, по какому электромагниту про-
ходит ток.
Командные аппараты служат для подачи команд на
управляемые объекты с целью изменения их состояния, например,
из отключенного во включенное. К ним относят ключи и кнопки
управления, командоконтроллеры и др. На рис. 39 показаны мало-
габаритные переключатели завода «Электропульт»: МКСВФ
(рис. 39, а) со встроенной в рукоятку сигнальной лампой и с
фиксацией рукоятки в двух сигнальных взаимно перпендикуляр-
ных положениях, с самовозвратом ее из оперативных положений
(в которые рукоятку поворачивают при подаче команд на вклю-
чение или отключение управляемого объекта), МКВФ (рис. 39, б)
с фиксацией рукоятки в двух сигнальных положениях и самовоз-
вратом ее из двух оперативных положений в фиксированное,
МКФ (рис. 39, в) с фиксацией рукоятки в нескольких определен-
43
них положениях, МКВ (рис. 39, г) с самовозвратом рукоятки в
нейтральное положение и МКФз (рис. 39, д) с рукояткой-замком
и с фиксацией ее в нескольких оперативных положениях.
Широко распространены универсальные переключатели УП5300,
(рис. 40), применяемые в качестве командоаппаратов для пере-
Рпс. 39. Малогабаритные
переключатели завода
«Электропул ьт»:
а — мксвф, б —мквф,
в — МКФ. г — МКВ, д — МКФз
ключения цепей управления автома-
тов, контакторов, высоковольтных
выключателей, вольтметровых и
амперметровых переключателей, пе-
реключателей постов управления и
полюсов многоскоростных асин-
хронных двигателей малой мощно-
сти, коммутаторов для управления
сервомоторами и разными электро-
установками с неавтоматическим
(ручным) замыканием, размыкани-
ем и переключением электрических
цепей.
Переключатели различают по
числу секций, диаграмме замыкания
контактов, числу фиксированных
положений и углу поворота рукоят-
ки, ее форме, возможности съема
рукоятки, степени защищенности.
Число секций может быть 2, 4, 6, 8,
10, 12, 16 (см. табл, к рис. 40). В пе-
реключателях с числом секций от 2
до 8 либо рукоятка фиксируется в
каждом положении, либо приме-
няется рукоятка с самовозвратом в
среднее положение. При числе сек-
ций от 10 до 16 рукоятка фиксирует-
ся в каждом положении.
Число фиксированных положе-
ний и угол поворота рукоятки
характеризуются соответствующей
буквой в середине номенклатурного
обозначения переключателя. Буквы
А, Б и В означают, что переключа-
тель имеет самовозврат в среднее
положение без фиксации, причем
буква А указывает, что рукоятка
может поворачиваться на 45° вправо
(по часовой стрелке) и влево (про-
тив часовой стрелки), Б — только на 45° вправо, В — на 45° влево.
Буквы Г, Д, Е и Ж означают, что переключатель с фиксацией
в положениях через 90°, причем буква Г указывает, что рукоятка
может поворачиваться вправо на одно положение, Д—-влево на
одно положение, Е — на одно положение влево и вправо, Ж —
44
может находиться либо в левом положении, либо в правом под
углом 45° к середине (в среднем положении рукоятка не фикси-
руется) .
Буквы И, К, Л, М, Н, С, Ф, X означают, что переключатель с
фиксацией в положениях через 45°, причем буква И указывает,
что рукоятка может поворачиваться вправо на одно положение,
П|
а)
Тип
106
166
166
226
266
306
366
УП5311
УП5312
УП5313
УП5316
УЛ5315
УП5316
УП5317
г
У
6
8
10
12
16
А,
мм
Рис. 40. Универсальный пакетный выключатель УП5300-
а — внешний вид, б — устройство секции; 1 — скоба, 2 — перегородка, 3 — кулачко-
вые шайбы, 4 — зажимы, б — скобы включения пальцев, 6 — контактные пальцы
Место бля набписей
К—влево на одно положение, Л — вправо или влево на два поло-
жения, М—вправо или влево на три положения, Н — вправо на
восемь положений, С — вправо или влево на одно положение,
Ф—вправо на одно положение и влево на два положения, X —
вправо на три положения и влево на два положения.
Рукоятка может иметь овальную и револьверную формы.
Обычно переключатели с числом секций до 6 включительно с
круговым вращением (на восемь положений) имеют овальную
рукоятку.
У переключателей с замком рукоятка имеет также овальную
форму и может сниматься в среднем положении или под углом
45
90° к середине, причем эти переключатели могут быть выполнены
со всеми фиксаторами, кроме фиксаторов А, Б, В и Ж-
В обозначении каждого переключателя указывают сокращен-
ное название, условный номер данной конструкции, номер, ука-
зывающий число секций, тип фиксатора и номер диаграммы пере-
ключений по каталогу.
Например, обозначение переключателя УП5314-Н20 расшиф-
ровывается так: У — универсальный, П — переключатель, 5 —
нерегулируемый командоаппарат, 3 — безреечная конструкция,
14—-число секций, Н — тип, фиксатора, 20 — номер диаграммы по
каталогу.
Основной частью переключателя УП5300 являются рабочие
секции, стянутые шпильками. Через все секции проходит цент-
ральный валик, на одном конце которого находится пластмассо-
вая рукоятка. Для крепления переключателя на панели в его
передней стенке имеются три выступа с отверстиями под устано-
вочные винты. Коммутация электрических цепей осуществляется
контактами, расположенными в секциях переключателя. Каждая
секция состоит из пластмассовой перегородки, контактной скобы
с двумя приваренными серебряными контактами, двух контакт-
ных пальцев с серебряными контактами, двух скоб, взаимодейст-
вующих с указанными пальцами, зажимов для подключения под-
водимых проводников и кулачковых шайб, насаженных на цент-
ральный валик. В каждой секции расположено по три кулачко-
вых шайбы, одна из которых предназначена для перемещения
левого пальца в направлении замыкания соответствующего кон-
такта, вторая — для перемещения правого пальца и средняя —
для разведения обоих пальцев.
При повороте валика в одну сторону выступ рабочей поверх-
ности крайней левой или правой шайбы нажимает на хвостовик
скобы и соответствующий палец приходит в соприкосновение с
неподвижным контактом упомянутой скобы, при этом шипы паль-
цев входят во впадины средней шайбы. Разведение пальцев про-
исходит при нажатии выступов рабочей поверхности средней шай-
бы на шип. Хвостовик скобы включения в это время оказывается
во впадине соответствующей левой или правой крайней шайбы.
Фиксация переключателя осуществляется специальным устройст-
вом, находящимся на его передней стенке.
Кнопки управления серии КУ 11ЮА служат для дистанцион-
ного управления различными электромагнитными аппаратами
(магнитными пускателями, магнитными контакторами и др.), а
также для коммутирования электрических цепей управления,
сигнализации, электроблокировки и других цепей постоянного
тока напряжением до 220 В и переменного до 380 В. Кнопки
управления этой серии могут быть одноэлементными КУ И ПА,
двухэлементными КУ.Ш2А и трехэлементными КУ 1113А. Они
предназначены для открытого утопленного монтажа на металли-
ческом или изоляционном основании толщиной до 20 мм. Контак-
ты этих кнопок длительно выдерживают ток до 5 А и могут от-
46
Рпс. 41. Кнопка
управления К-03:
1 — корпус, 2 — под-
вижные контакты,
3 — неподвижные
контакты, 4 — за-
жимы
ключать постоянный ток 0,6 А при напряжении ПО В и 0,4 А при
напряжении 220 В, а переменный ток 12 А при напряжении 127 В
и 7 А при напряжении 380 В.
Кнопки универсальные К-20, К-23 и К-03
(рис. 41) служат для коммутирования цепей
управления, сигнализации, защиты, блокировки и
автоматики в различных электроустановках на-
пряжением до 220 В постоянного и до 380 В пе-
ременного тока. Кнопка К-20 имеет две пары за-
мыкающих контактов, К-23 — две пары размы-
кающих контактов, а К-03 — одну пару замыкаю-
щих и одну пару размыкающих контактов. Кон-
такты рассчитаны на длительное протекание тока
5 А.
Реле — это автоматический аппарат, кон-
тролирующий значение какой-либо физической
величины, называемой управляющей величиной,
и изменяющий значение другой физической вели-
чины (в частном случае однородной с управляю-
щей), называемой управляемой величиной. Ос-
новным признаком, характеризующим любое ре-
ле, является так называемое релейное действие,
при котором происходит скачкообразное измене-
ние управляемой величины при достижении уп-
равляющей величиной заданного значения. На-
пример, реле максимального тока при увеличении
тока в управляющей цепи (в которую входит то-
ковая обмотка этого реле) до заданного значе-
ния, называемого током срабатывания, замы-
кает своими контактами управляемую цепь.
Реле состоит из трех функциональных элементов: восприни-
мающего (измерительного), преобразующего и исполнительного.
В электроустановках преимущественно применяют электрические
реле, воспринимающий элемент которых включается в электри-
ческую цепь и контролирует значение управляющей электриче-
ской величины (силы тока, напряжения). Преобразующий эле-
мент связывает воспринимающий элемент с исполнительным, осу-
ществляя при этом ряд преобразований (усиление 'сигнала,
замедление прохождения сигнала). Исполнительный элемент скач-
кообразно изменяет управляемую величину (например, замыкает
или размыкает контакты в электрической цепи) при достижении
управляющей величиной заданного значения. Кроме этих реле,
у которых и воспринимающий, и исполнительный элементы вво-
дятся в электрические цепи, применяют реле, реагирующие на
неэлектрические величины (например, выделение газа в масло-
наполненных аппаратах), и реле, исполнительный элемент кото-
рых не входит в электрическую цепь (например, реле прямого
действия, встроенное в приводы выключателей).
Реле выполняют самые разнообразные функции в цепи инфор-
47
мационных преобразований, поэтому их разделяют на измери-
тельные и логические.
Измерительные реле служат в качестве измерительного орга-
на и делятся по роду контролируемой величины на реле тока,
напряжения, мощности, сопротивления, частоты и др. Для изме-
рительных реле характерно наличие так называемых опорных
(образцовых) элементов в виде калиброванных пружин, источ-
ников стабильного напряжения и тока и т. п. Они входят в состав
реле, воспроизводят определенные, заранее установленные зна-
чения (называемые уставкой) какой-либо физической величины, с
которой сопоставляется контролируемая величина. Измеритель-
ные реле, как правило, обладают большой чувствительностью
(воспринимают даже небольшие изменения контролируемой вели-
чины) и имеют высокий коэффициент возврата (отношение вели-
чин срабатывания и возврата в исходное положение).
Логические реле служат для размножения импульсов, получен-
ных от основных реле, усиления этих импульсов и передачи
команд другим аппаратам, для создания выдержек времени меж-
ду отдельными операциями и для регистрации действия как самих
реле, так и других вторичных аппаратов. Для размножения им-
пульсов и их усиления применяют так называемые промежуточ-
ные реле. Для создания выдержек времени служат реле времени,
а для регистрации действия различных вторичных аппаратов—-
указательные реле.
Кроме простых реле, каждое из которых выполняет какую-либо
одну функцию, имеются комбинированные реле, выполняющие
функции нескольких простых.
В зависимости от связи между воспринимающим и исполни-
тельным элементами эти реле можно разделить на электромеха-
нические, в которых связь осуществляется через механизм, маг-
нитные, в которых воспринимающий и исполнительный элементы
связаны магнитным потоком, и электронные, в которых связь обес-
печивается электронно-ионными или полупроводниковыми прибо-
рами. Наиболее широкое применение нашли электромеханиче-
ские реле.
Электромеханические реле по принципу действия восприни-
мающего элемента делят на магнитоэлектрические, электромаг-
нитные, электродинамические, индукционные (по такому же прин-
ципу, как делят электроизмерительные приборы). Наиболее
распространенным является электромагнитное реле. Устройство
электромагнитного реле клапанного типа показано на рис. 42.
Сердечник 1, ярмо 4 и якорь 6 образуют магнитную цепь.
Якорь свободно подвешивается на торцевую часть ярма, вокруг
которой он может поворачиваться. К якорю прикрепляют латун-
ную прокладку 7, чтобы предотвратить его прилипание к сердеч-
нику под действием остаточного намагничивания последнего.
Снаружи ярма на изоляционных прокладках 3 смонтированы кон-
тактные пружины 5. На сердечнике размещена катушка 2. Это
реле двухпозиционное, поскольку может находиться в двух поло-
48
жениях (включенном и отключенном), с одним устойчивым
состоянием (при обесточенной катушке реле всегда переходит в
исходное состояние, при котором якорь отпущен и контакты
разомкнуты).
Примером магнитоэлектрического реле является поляризован-
ное реле (рис. 43), состоящее из постоянного магнита 4, сердеч-
ника 5, якоря 3, подвижного контакта 1 и двух неподвижных кон-
Рис. 42. Устройство электромаг-
нитного реле клапанного типа:
/ — сердечник, 2 — катушка, 3 — изо-
ляционные прокладки, 4 — ярмо,
5 — контактные пружины, 6 — якорь,
7 — латунная прокладка
Рис. 43. Поляризованное
реле:
1 — подвижный контакт,
2 — неподвижный контакт,
3 — якорь, 4 — постоянный
магнит, 5 — сердечник,
' 6 — обмотка
тактов 2. В зависимости от направления тока в обмотке 6 при на-
магничивании сердечника в верхней его части образуется север-
ный или южный полюс. В первом случае якорь переместится
вправо, притягиваясь к южному полюсу постоянного магнита, и
замкнутся правые контакты (на чертеже это положение показа-
но пунктиром). Во втором случае якорь переместится влево, при-
тягиваясь к северному полюсу постоянного магнита, и замкнутся
левые контакты. Реле может быть отрегулировано как двухпози-
ционное с одним устойчивым состоянием при преобладании к
левому или правому неподвижному контакту, в сторону которого
всегда будет возвращаться подвижная система при обесточенной
катушке, как двухпозиционное с двумя устойчивыми состояниями
(подвижная система остается после обесточения катушки в том
положении, в которое она перешла при прохождении тока по
катушке) и как трехпозиционное с одним устойчивым состоянием,
когда подвижные контакты при обесточенной катушке всегда за-
нимают среднее положение и не имеют преобладания ни к левому,
ни к правому неподвижным контактам.
4 Заказ 333
49'
Из измерительных реле для защиты электроустановок от корот-
ких замыканий широко применяют электромагнитное РТ-40
(рис. 44), содержащее электромагнит с сердечником 14 и обмот-
кой 13, планку 10, установленную на подпятниках 11, на которой
закреплены якорь 12 и подвижный контактный мостик 3, непод-
вижные контакты 5 с контактными пластинами 9, спиральную
пружину 2, одним концом скрепленную с поводком 15 планки 10,
а другим — с втулкой 16, находящейся на оси 17, и шкалу 1.
Примером комбиниро-
ванного реле является широ-
ко распространенное индук-
ционное реле тока РТ 80
(рис. 45), время срабатыва-
ния которого зависит от си-
лы тока, протекающего по
обмотке (чем больше ток,
тем' быстрее срабатывает
реле). В этом реле одна
электромагнитная система,
состоящая из разомкнутого
магнитопровода 1, обмотки
17 и короткозамкнутых вит-
ков 2, образует в сочетании
с алюминиевым диском 6
индукционный воспринима-
ющий элемент, а в сочетании
с подвижным сердечником
(якорем) 16 — электромаг-
нитный воспринимающий
элемент. Исполнительным
элементом реле служат срав-
нительно мощные контак-
Рис. 44. Реле тока РТ-40:
1 — шкала, 2 — спиральная пружина, 3 — под-
вижный контактный мостик, 4 — ось контактного
мостика, 5 — неподвижные контакты, 6 — задние
упоры, 7 — винты, 8 — передние упоры, 9 — кон-
тактные пластины, 10 — планка, /1 — подпятни-
ки, 12—якорь, 13—обмотка электромагнита,
14 — сердечник электромагнита, 15 — поводок
планки, 16 — втулка, 17 — ось поводка задания
уставки, 18 — поводок задания уставки
ты 14, что позволяет во мно-
гих случаях обходиться без промежуточных реле. Преобразующий
элемент, создающий выдержку времени при работе индукционной
части реле, состоит из червяка 9, закрепленного на оси диска, зуб-
чатого сегмента 8, опирающегося на скобу 12, винта 15 для переме-
щения зубчатого сегмента, и указателя уставок времени 3. Диск
закреплен на оси 4, свободно вращающейся в подпятниках 11,
установленных в плечах рамки 10. Рамка 10 может поворачиваться
около оси 0—0 в пределах, зафиксированных ограничителем 5.
При протекании тока по обмотке реле создается магнитный
поток, расщепляемый в воздушном зазоре на две части: одна
часть проходит через участок магнитопровода, охваченный корот-
козамкнутым витком, а вторая — через оставшийся участок полю-
са магнитопровода, не охваченный короткозамкнутым витком.
В короткозамкнутом витке индуктируется ток, создающий маг-
нитный поток, который отстает по фазе от основного магнитного
потока, созданного обмоткой 17 реле при протекании через нее
.50
тока. Таким образом, через участок полюса магнитопровода с
короткозамкнутым витком проходит суммарный магнитный поток,
состоящий из потока витка и части основного потока. Этот Сум-
марный магнитный поток сдвинут по фазе от потока смежного
участка полюса. Из курса электротехники известно, что два маг-
6)
Рис. 45. Комбинированное реле РТ-80:
а — устройство, б — диски магнитная система; 1 — разомкнутый маг-
нитопривод, 2 — короткозамкнутые витки, 3 — указатель уставок вре-
мени, 4— ось, 5 — ограничитель, 6—диск, 7— постоянный магнит,
8 — сегмент, 9 — червяк, 10 — рамка, 11 — подпятники, №12 — скоба,
13 — коромысло, 14 — контакты, 15 — винт, 16 — якорь, 17 — обмотка
нитных потока, сдвинутых один относительно другого в простран-
стве и по фазе, образуют вращающееся, или бегущее, как это
имеет место в рассматриваемом реле, магнитное поле.
При этом диск под действием силы, создаваемой бегущим
магнитным полем, будет вращаться. Наименьший ток, при кото-
ром начинает вращаться диск, называется током начала работы
4*
51
реле. Когда диск начнет вращаться в той его части, которая прохо-
дит под полюсами постоянного магнита 7, индуктируется ток,
взаимодействующий с полем постоянного магнита, благодаря чему
создастся тормозное усилие, действующее на диск. При дальней-
шем увеличении тока в обмотке реле частота вращения диска и
усилие будут возрастать и при достижении, определенной силы
тока (тока срабатывания индукционного элемента) рамка с дис-
ком под действием параллельных сил и Г2 повернется. При
Рис. 46. Реле времени ЭВ-100:
/ — регулятор натяжения пружины, 2— пружина часового механизма,
3 — шкала, 4 — неподвижные контакты, 5 — подвижные контакты, 6 — ве-
дущая шестерня, 7 — зубчатый сегмент, 8 — часовой механизм, 9— анкер-
ный механизм, 10— регулировочные вииты, 11 — рычаг часового механиз-
ма, 12 — контакты мгновенного действия, 18 — пружина якоря, 14 — якорь,
/5 — магннтопровод, 16 —обмотка' электромагнита
этом червяк придет в зацепление с зубчатым сегментом, который
начнет подниматься. Рычаг сегмента, придя в соприкосновение
с коромыслом 13 подвижного сердечника, будет его поднимать.
Правый конец этого сердечника приблизится к магнитопроводу и
притянется к нему, а контакты реле замкнутся. При значении
тока, равном или большим тока срабатывания электромагнитного
элемента, последний срабатывает и контакты реле замыкаются
без выдержки времени.
Одно из логических реле —реле времени ЭВ-100 показано на
рис. 46. В этом реле пружина 2 всегда находится в натянутом
состоянии. При подаче напряжения на обмотку 16 якорь 14 втяги-
вается, освобождая рычаг 11 часового механизма 8. Последний
начинает двигаться под действием пружины 2. Часовой механизм
обеспечивает равномерное движение подвижных контактов, кото-
рые через заданный промежуток времени вызывают замыкание
неподвижных контактов 4.
52
§ 8. Вторичные цепи
Общие сведения. Взаимодействие элементов, входящих в со-
став устройств вторичной коммутации, а значит, и работоспособ-
ность этих устройств определяются в значительной степени элек-
трическими соединениями между ними.
В результате электрических соединений образуются электриче-
ские цепи, которые называются цепями вторичной коммутации
или просто вторичными цепями. Вторичная цепь, как и всякая
электрическая цепь, содержит источник электроэнергии, приемник
электроэнергии и проводники электрического тока, соединяющие
источник с приемником. Это позволяет обеспечить питание эле-
ментов вторичных устройств энергией, необходимой для их ра-
боты.
Главное же назначе-
ние любой вторичной це-
пи — осуществление опре-
деленной части информа-
ционных преобразований,
необходимых для управ-
ления соответствующим
первичным оборудовани-
ем. Поэтому вторичная
цепь должна включать
элементы, с помощью ко-
торых в нее вводится ин-
формация в виде сигналов
Рис. 47. Структурная схема вторичной цепи:
1 — источник питания, 2 — модулирующий элемент,
3 — демодулирующий элемент, 4 — проводиикн
управления или контроля
и выводится из данной вторичной цепи. Первые называют модули-
рующими элементами, а вторые демодулирующими. Для большин-
ства вторичных цепей (рис. 47) приемником электроэнергии явля-
ется демодулирующий элемент 3.
Отдельные вторичные цепи, например измерительные с первич-
ными преобразователями в виде измерительных трансформаторов
тока или термопар, имеют еще более простую структуру, посколь-
ку трансформатор тока в этой цепи является одновременно и
источником электроэнергии, и источником информации.
Источниками энергии во вторичных цепях служат отдельные
виды первичных преобразователей, например, измерительные
трансформаторы и специальные источники питания: генераторы,
аккумуляторы, силовые трансформаторы, называемые источниками
оперативного тока. Проводниками электрического тока (по ним
же передается и информация) являются медные изолированные
провода и контрольные кабели с медными и алюминиевыми жи-
лами. Воспринимающие органы вторичных аппаратов и приборов,
а также органы непосредственного управления первичным обору-
дованием (например, обмотки возбуждения электрических машин,
приводы коммутационных аппаратов, управляющие электроды ион-
ных, электронных и полупроводниковых приборов) являются при-
53
емпиками электроэнергии и демодулирующими элементами. Функ-
ции модулирующих элементов выполняют исполнительные органы
вторичных аппаратов и приборов, характеризующиеся э. д. с., то-
ком пли сопротивлением, которые изменяются соответственно с
изменениями контролируемой величины. Следует иметь в виду,
что первичные преобразователи по своему назначению являются
информационными элементами. Они маломощны и имеют низкий
Рис. 48. Схема устройства реле макси-
мального тока, в котором трансформатор
тока выполняет информационные функ-
ции, а энергетические функции возложе-
ны на источник постоянного тока:
I — трансформатор тока, 2 — обмотка,
3 — контакты, 4 — отключающий электро-
магнит, 5 — аккумуляторная батарея
8
Рис. 49. Схема токовой за-
щиты, показывающая разде-
ление информационных и
энергетических функций
между трансформаторами
тока:
1, 2 и 3— трансформаторы
тока, 4 и 8 — проводники,
5 — отключающий электро-
магнит, 6 —замыкающий кон-
такт, 7 — обмотка реле
к. п. д„ а поэтому малопригодны для выполнения энергетических
функций в качестве источников питания. Кроме того, большин-
ство первичных преобразователей должно работать • в режиме,
близком к холостому ходу, поскольку с увеличением нагрузки
значительно ухудшаются их характеристики и особенно точность
информации, вводимой ими в соответствующие цепи. Поэтому
первичные преобразователи редко применяют в качестве источни-
ков питания. Если же это необходимо, то стремятся одни первич-
ные преобразователи использовать только для выполнения энерге-
тических функций в данной вторичной цепи, а другие для осущест-
вления свойственных им информационных функций. Если в распо-
ряжении имеется только один первичный преобразователь, схему
вторичной цепи строят так, чтобы разделить во времени энергети-
ческую и информационную функцию этого преобразователя.
Рассмотрим несколько конкретных примеров различного ис-
пользования первичных преобразователей.
На рис. 48 показана простая схема включения реле максималь-
ного тока, обмотка 2 которого подключена к трансформатору
тока 1, а контакты 3 управляют цепью отключающего электро-
54
магнита 4 выключателя, питаемой от независимого источника опе-
ративного тока в виде аккумуляторной батареи 5. Очевидно, здесь
информационные функции возложены преимущественно на транс-
форматор тока, являющийся первичным преобразователем, а энер-
гетические функции — на аккумуляторную батарею.
Рис. 50. Схема токовой
защиты, показывающая
разделение во времени
информационных и энер-
гетических функций для
одного трансформатора
тока:
I, 3 в 6— обмотки,
2 и .5—соединительные про-
вода, 4 н 7 — контакты
Рис. 51. Схема, показыва-
ющая совмещение информа-
ционных и энергетических
функций у трансформатора
тока:
1 и 2 — обмотки, 3 — соедини-
тельные провода
Разделение функций между трансформаторами тока видно из
схемы максимальной токовой защиты (рис. 49). Здесь вторичная
обмотка трансформатора тока 1, обмотка 7 реле и проводники 8
образуют цепь контроля, а вторичная обмотка промежуточного
быстронасыщающего трансформатора тока 3, подключенного ко
второму трансформатору тока 2, замыкающий контакт 6 реле,
обмотка отключающего электромагнита 5 и проводники 4 состав-
ляют цепь питания отключающего электромагнита.
На рис. 50 показана вторичная цепь максимальной токовой за-
щиты с реле косвенного действия, где энергетические и информа-
ционные функции одного и того же трансформатора тока разделе-
ны во времени. Вначале, до срабатывания реле, образуется цепь
контроля (вторичная обмотка 3 трансформатора тока, размыкаю-
щий контакт 7 реле, обмотка 1 реле, соединительные провода 2).
При этом нагрузка на трансформатор тока сравнительно неболь-
шая и определяется только мощностью, потребляемой обмоткой
реле. После срабатывания реле его контакты переключаются и
образуется цепь питания (вторичная обмотка 3 трансформатора
тока, замыкающий контакт 4 реле, обмотка 6 отключающего элек-
тромагнита привода, обмотка 1 реле, соединительные провода 2
и 5). Теперь трансформатор тока служит уже в качестве источ-
ника переменного оперативного тока, обеспечивая необходимую
мощность для питания отключающего электромагнита.
55
В простейшей схеме (рис. 51) трансформатор тока выполняет
одновременно и энергетические функции, питая обмотку отключаю-
щего электромагнита, и информационную функцию, обеспечивая
контроль тока во вторичной цепи (вторичная обмотка трансформа-
тора тока /, обмотка электромагнита 2 и соединительные про-
вода 3).
Классификация вторичных цепей. Вторичные цепи, входящие в
состав вторичных устройств, различают по месту в цепи информа-
ционных преобразований, по степени сложности, по характеру
выполняемой той или иной цепью функции и по ряду других
признаков.
По месту в цепи информационных преобразований вторичные
цепи разделяют на измерительные, оперативные, исполнительные
и цепи связи (передаточные звенья). В измерительных цепях на-
чинаются информационные преобразования. В них осуществляют-
ся отбор информации о состоянии управляемого объекта и ее
первичная переработка в сигналы, удобные для дальнейших пре-
образований и передачи информации. В состав этих цепей входят
первичные преобразователи (датчики, измерительные трансформа-
торы, шунты, добавочные сопротивления, емкостные делители на-
пряжения, выпрямители и др.).
Оперативные цепи составляют наиболее обширную группу вто-
ричных цепей. В них поступает информация от измерительных
цепей и осуществляются основные преобразования, определяющие
наиболее целесообразные действия (операции) вторичного устрой-
ства в соответствии с состоянием управляемого объекта и задан-
ной программой. Электрическую энергию эти цепи, как правило,
получают от самостоятельного источника питания.
Назначение исполнительных цепей — обеспечить исполнение
команд, поступающих в виде соответствующих сигналов от опера-
тивных цепей, путем непосредственного воздействия на управляе-
мый объект через его элемент управления (включение или отклю-
чение выключателя, изменение тока в цепи возбуждения генера-
тора, переключение ответвлений трансформатора и др.).
Для увеличения мощности сигналов, поступающих в исполни-
тельную цепь (за счет энергии источников питания), в ее состав
входят усилители мощности. Если для приведения в действие
органа непосредственного управления контролируемого объекта
используют неэлектрическую энергию, то в исполнительные цепи
входят неэлектрические звенья (пневматические, гидравлические,
механические).
Только в самых простых вторичных устройствах (см. рис. 51)
весь процесс информационных преобразований осуществляется в
одной вторичной цепи. Большая же часть вторичных устройств
содержит значительное количество взаимосвязанных вторичных
цепей.
Если рассматривать любую пару взаимосвязанных вторичных
цепей, то каждая предыдущая вторичная цепь является управляю-
щей, а последующая, получающая информацию от предыдущей
56
вторичной цепи, управляемой вторичной цепью. Связь между от-
дельными вторичными цепями может осуществляться без приме-
нения специальных электрических цепей, с помощью преобразую-
щего элемента вторичного аппарата (см. рис. 48), воспринимающий
элемент которого находится в управляющей цепи, а исполнитель-
ный элемент — в управляемой цепи. Однако во многих случаях
такая связь между вторичными цепями выполняется с помощью
специальных цепей, называемых цепями связи.
Применение цепей связи .позволяет согласовывать между собой
соответствующие вторичные цепи и передавать информацию с до-
статочной точностью при необходимом уровне сигнала.
Наряду с цепями связи, по которым сигналы последовательно
передаются от предыдущей вторичной цепи в последующую, ши-
роко применяют цепи обратной связи, по которым величина, про-
порциональная выходным сигналам, вводится в предыдущие цепи
и складывается с входным сигналом, усиливая или ослабляя его.
В первом случае обратная связь называется положительной
(ПОС), а во втором случае — отрицательной (ООС). Кроме этого,
различают жесткую обратную связь (ЖОС), действие которой про-
является непрерывно, и гибкую обратную связь (ГОС), вступаю-
щую в работу в динамическом режиме (в момент изменения уров-
ня сигнала).
По степени сложности вторичные цепи можно разделить на две
группы: простые и сложные. Отличительным признаком сложной
цепи является наличие ответвлений, образующих обходные (побоч-
ные) цепи, в которых осуществляются дополнительные функции
(например, защита отдельных элементов основной цепи от пере-
напряжений). Вторичные цепи также классифицируют по харак-
теру возлагаемых на них функций: цепи измерения, управления,
Рис. 52. Структурная схема вторичного устройства:
О — управляемый объект, ПП — первичный преобразователь,
1М и 2М — модулирующие элементы, 1Д и 2Д — демодулирующие
элементы, 1П и 2П — передаточные звенья. ИО — исполнительный
орган, ЭНУ— элемент непосредственного управления, И ОТ — источ-
ник оперативного тока, ИЛ — источник питания
57
сигнализации, защиты, блокировки и т. д. В отдельных случаях
принято называть цепи соответственно названию вторичного эле-
мента, относящегося к этой цепи: цепь эмиттера, коллектора, базы
(для полупроводниковых приборов); цепь сетки, катода, накала,
анода (для электронных ламп); цепи обмоток смещения, обрат-
ной связи, управления и рабочих обмоток (магнитного усилителя).
Рис. 53. Различные схемные решения на основе промежуточного
реле:
а — нормальное включение, б — преобразование кратковременного импульса
в длительный, в — преобразование длительного импульса в кратковременный,
г — преобразование постоянного напряжения в пульсирующее, д — повышение
термической устойчивости реле, е—размножение управляющих импульсов:
/ н 2 — контакты
Рассмотрим структурную схему вторичного устройства, в кото-
рой достаточно полно отражены различные виды вторичных цепей
и их взаимосвязь (рис. 52). Сведения от управляемого объекта О
поступают в измерительную цепь через первичный преобразова-
тель /7/7, преобразуются и вводятся в оперативные цепи моду-
лирующим элементом 1М. В оперативных цепях осуществляется
обработка полученных сигналов демодулирующими элементами
1Д и 2Д с последовательной передачей от первой до последней
(в нашем примере до третьей) цепи при помощи передаточных
58
звеньев 1П и 2П. Необходимую энергию для питания оперативных
цепей получают от источника оперативного тока ИОТ. Сигналы
управления от последней оперативной цепи поступают в исполни-
тельный орган ИО, который через элемент непосредственного
управления ЭИУ воздействует на управляемый объект. Необходи-
мая энергия в данном случае поступает от источника питания ИП.
Источник питания ИП, исполнительный орган ИО и элемент не-
посредственного управления ЭНУ составляют исполнительную
цепь.
Элементы схемных решений во вторичных цепях. Под схемным
решением понимается такое решение технической задачи, когда
нужный эффект получают путем соответствующих электрических
соединений между отдельными вторичными элементами, входя-
щими в состав данного вторичного устройства. Возможность схем-
ных решений и их эффективность можно увидеть на примерах
различного использования промежуточного реле.
При обычном включении (рис. 53, а) реле срабатывает и оста-
ется во включенном положении (сигнальная лампа Л горит), пока
по его обмотке протекает ток (кнопка Кн замкнута). Несложное
изменение в схеме (рис. 53, б) позволяет преобразовать кратко-
временный импульс тока в длительный. Сработав, реле остается
во включенном положении и после прекращения действия управ-
ляющего импульса тока (кнопка Кн отпущена), так как его обмот-
ка будет обтекаться током по цепи: плюс источника тока, замы-
кающий контакт 2 реле, обмотка реле, минус источника тока.
Схема (рис. 53, в) позволяет преобразовать длительный им-
пульс в кратковременный. Контакты реле для этого отрегулиро-
ваны так, чтобы при срабатывании сначала замыкались его замы-
кающие контакты, а затем размыкались размыкающие контакты.
В схеме (рис. 53, г) то же реле преобразует постоянное напря-
жение в пульсирующее. При включении выключателя В к обмот-
ке реле через его размыкающий контакт 2 подводится напряже-
ние, реле срабатывает, причем сначала замыкается его замыкаю-
щий контакт 1, к лампе Л подводится напряжение и она
загорается, а затем размыкается размыкающий контакт 2, реле
возвращается в исходное положение, контакт 1 размыкается и
лампа Л гаснет. Затем весь процесс повторяется. Таким образом,
на выходе получается пульсирующее напряжение, в результате
чего в данном случае получается прерывистый (мигающий) свет.
Схема (рис. 53, б) позволяет использовать термически неустой-
чивое реле для работы в длительном режиме после подачи напря-
жения на его обмотку, поскольку последовательно с обмоткой
будет введено дополнительное сопротивление, ограничивающее
силу тока в обмотке.
Схема (рис. 53, е) часто используется для размножения управ-
ляющего импульса (при одном импульсе в управляющей цеци,
подаваемом замыканием кнопки Кн, на выходе через замыкаю-
щие контакты реле подается пять импульсов пяти управляемым
цепям). Это далеко не полный перечень возможных схемных
59
решений применительно только к одному промежуточному реле
показывает, какие неограниченные возможности заключены для
схемных решений при использовании разнообразных электромеха-
нических, магнитных и электронных вторичных элементов во вто-
ричных устройствах.
Ниже рассматриваются наиболее распространенные схемные
решения, в отдельных случаях сопоставляемые с конструктивны-
ми решениями, используемыми для одной и той же цели.
л в]
Рис. 54. Схемы подачи и съема управляющих импульсов:
а—ключом, б — ключом, шунтированным резистором, в — ключом, шунтированным
лампой, г — ключом, включенным параллельно обмотке реле, д — для двух реле
Подача и съем управляющих импульсов наиболее просто осу-
ществляется с помощью ключа (рис. 54, а), включенного последо-
вательно с управляемым элементом. В качестве ключа применяют
различные электромеханические элементы (рубильники, выклю-
чатели, кнопочные контакторы), а также электронные и магнит-
ные элементы, работающие в ключевом режиме. Очевидно, при
включении ключа К сработает реле Р, а при отключении ключа
реле возвращается в исходное положение. Присоединив парал-
лельно ключу К резистор г (рис. 54, б), можно облегчить работу
ключа, поскольку часть тока, протекающего через обмотку реле
при включенном ключе, ответвляется в резистор г.
Если вместо резистора параллельно ключу подсоединить сиг-
нальную лампу небольшой мощности с тем, чтобы при отключен-
ном положении ключа ток через лампу был недостаточен для
срабатывания реле, получим распространенную схему контроля
цепи обмотки реле (при отключенном ключе). Горение лампы
показывает, что цепь обмотки реле цела (рис. 54, в).
На рис. 54, г приведена схема управления реле, позволяющая
включать или отключать его путем шунтирования или расшунти-
60
рования обмотки ключом К, а схема (рис. 54, д) позволяет одним
ключом К управлять двумя реле Р1 и Р2. При замыкании клю-
ча К срабатывает реле Р1 и отпадает реле Р2, а при размыкании
того же ключа срабатывает реле Р2 и отпадает реле Р1. Оче-
видно, при такой схеме реле должны быть подобраны так, чтобы
ток в последовательно соединенных их обмотках был достаточен
для срабатывания реле Р2, но недостаточен для реле Р1.
6)
Рис. 55. Схемы размножения управляющих импульсов:
а — без развязывания управляющих цепей, б — с развязыванием управляющих
цепей; Р1—Р4 — реле, К1—К4 — ключи, Д1—Д4 — диоды, М — общий узел
Размножение управляющего импульса с помощью многокон-
тактного промежуточного реле (см. рис. 53, е) возможно при не-
большом числе управляемых цепей. Поэтому в таких случаях
прибегают к схемному решению, когда число управляемых цепей
ничем не ограничивается. Однако простое объединение управляе-
мых цепей в один узел (рис. 55, а) недопустимо, поскольку не-
возможно раздельное управление цепями. Например, если потре-
буется включить только одно реле Р1 ключом К1, то плюс ис-
точника питания одновременно через общий узел М подводится
к остальным реле Р2, РЗ и Р4, вследствие чего последние также-
сработают, хотя это не требуется. При этом образуются ложные
обходные цепи. Чтобы избежать ложного срабатывания реле, на
которые не распространялась команда, требуется обеспечить •
их разделение, т. е. развязать эти цепи. На рис. 55, б для разде-
ления цепей использованы полупроводниковые диоды, обладаю-
щие свойством проводить ток только в одном направлении (от
общего узла М в сторону управляемых цепей). Если на одну из-
цепей будет подано напряжение от положительного полюса источ-
ника тока, например ключом К1, ток будет проходить только по
этой управляемой цепи, а по другим цепям не будет, так как
соответствующие диоды в обратном направлении ток не пропустят.
Для распределения управляемых импульсов между несколь-
кими управляемыми цепями широко используют два способа рас-
пределения: временной и комбинационный. На рис. 56, а приве-
дена схема, обеспечивающая подведение управляющего импульса
к одной из управляемых цепей (первый способ). При этом выбор
61
управляемой цепи осуществляется предварительной установкой
переключателя П в соответствующее положение (например, для
управления цепью 10). После этого кнопкой Кн можно подать
управляющий импульс на выбранную цепь. При большом количе-
стве управляемых цепей использование этого способа требует зна-
чительного времени для выбора соответствующей цепи. На схеме
Рис. 56. Способы распределения управляющих импульсов:
•<а — временной, б — комбинационный; П — переключатель, Кн — кнопка, К/—К4 — ключи
(рис. 56, б) показан другой способ выбора управляемой цепи,
использующий соответствующую комбинацию положений несколь-
ких ключей (в данной схеме четырех). Для выбора шестнадцатой
цепи после первой (это положение показано на чертеже) доста-
точно выполнить только четыре операции, переключив ключи
К1—К4 в другое положение, а на шестнадцать (последовательно
переводя подвижный контакт из первого в шестнадцатое поло-
жение), необходимых при первом способе. Однако применение
второго способа требует сложных многоконтактных переключате-
лей (или реле). Например, ключ К4 в рассматриваемой схеме
(рис. 56, б) содержит восемь подвижных контактов Поэтому при
большом количестве цепей такое схемное решение не применяют,
а используют устройства, работающие по первому способу, или
одновременно оба рассмотренных способа.
Для распределения импульсов по первому способу промыш-
ленность выпускает различные ручные переключатели и переклю-
чатели с электрическим приводом. Некоторые такие переключате-
ли были рассмотрены ранее. Примером переключателя с электри-
ческим приводом может служить распространенный в телефонии
и телемеханике шаговый искатель (рис. 57). Он состоит из кон-
тактных полей с неподвижными контактами 4, контактных ще-
ток 2 и электромагнитного механизма. При подаче импульсов тока
в обмотку 1 якорь 9 приводит собачку 7 в возвратно-поступатель-
ное движение (вверх под действием электромагнитного усилия в
62
момент обтекания обмотки 1 током и вниз под действием пру-
жины 8, когда обмотка 1 не обтекается током). Собачка передви-
гает храповое колесо 3, а вместе с ним контактную щетку 2,
последовательно перемещающуюся по неподвижным контактам 4
контактного поля. В устройствах телемеханики применяют шаго-
вые искатели (ШИ-25/4 и ШИ-50/4), имеющие по четыре контакт-
ных поля и соответственно по четыре контактные щетки, а также
вспомогательные контакты 5 и
контакты саморазрыва 6. Если об-
мотку электромагнита подклю-
чить через эти контакты к источ-
нику постоянного тока, ее цепь
будет периодически замыкаться
и размыкаться, а щетки шагового
искателя будут непрерывно обхо-
дить контактное поле. Шаговый
искатель ШИ-25/4 содержит 27
неподвижных контактов (ламе-
лей), а ШИ-50/4 — соответствен-
но 52 в каждом контактном
поле.
Большим быстродействием об-
ладают распределители импуль-
сов на основе схемных решений,
использующих электронные и
магнитные элементы. На рис. 58
приведена схема распределителя
импульсов на магнитных элемен-
тах, называемого также однохо-
Рис. 57. Шаговый искатель:
1 — обмотка, 2 — контактные щетки,
3 — храповое колесо, 4 — неподвижные
контакты, 5 — вспомогательные контакты».
6 — контакты саморазрыва, 7 — собачка,
<8 — пружина, 9 — якорь
довым (или однотактным) кольцевым коммутатором. Он состоит
из магнитных элементов на тороидальных сердечниках (торах) с
прямоугольной петлей гистерезиса, каждый из которых содержит
три обмотки: входную (или обмотку записи) 3, выходную 2 и так-
товую 1, называемую также обмоткой движения или обмоткой
считывания. Питающее напряжение в виде импульсов тока с час-
тотой сети 50 Гц подается одновременно к тактовым обмоткам
всех торов. Эти импульсы через диод Дп обеспечивают перевод
всех торов в состояние отрицательного намагничивания.
Допустим, что первый тор перешел в состояние положитель-
ного намагничивания (например, при прохождении тока по об-
мотке 3). Тогда при первом же тактовом импульсе тока первый
сердечник перемагнитится, переходя из состояния положитель-
ного в состояние отрицательного намагничивания. При этом в
выходной обмотке 2 первого тора наведется электродвижущая
сила, под действием которой конденсатор С1 зарядится через
диод Да- После окончания первого тактового импульса напряже-
ние с конденсатора С1 через диод Де подводится к входной обмот-
ке второго тора, последний перемагнитится в сторону положитель-
ного намагничивания. При этом следует учитывать, что пока
63
тактовый импульс не окончится, напряжение ко входной обмотке
второго тора не подводится, так как диод Дб заперт тем же так-
товым импульсом, подаваемым через диод До и резистор Гб. Кроме
loro, при перемагничивании тора в сторону положительного на-
магничивания ни к конденсатору, ни к выходным зажимам не
подводится напряжение, поскольку диоды Да и Де заперты э. д. с.
обратной полярности, наведенной в выходной обмотке.
Рис. 58. Кольцевой коммутатор на магнитных элементах с прямоугольной петлей
гистерезиса (МЭ ППГ):
/—3 — обмотки
1
Таким образом, в результате первого тактового импульса уже
второй тор окажется в состоянии положительного намагничивания
и сигнал будет снят с выходной обмотки первого тора. В даль-
нейшем под действием тактовых импульсов процесс повторяется
с той разницей, что в состояние положительного намагничивания
переходят последующие торы, с которых затем и снимаются вы-
ходные импульсы. Поскольку выходная обмотка последнего тора
соединена с входной обмоткой первого тора, то после работы
последнего тора подготовляется к работе первый тор и весь про-
цесс будет непрерывно повторяться. В связи с этим подобные рас-
пределители получили название кольцевых коммутаторов.
Временные преобразования управляющих импульсов заклю-
чаются в замедлении или ускорении их прохождения, в преобра-
зовании длительных импульсов в короткие и, наоборот, коротких
импульсов в длительные. Причем эти преобразования могут осу-
ществляться как схемными, так и конструктивными решениями.
На рис. 59 показано схемное решение для ускорения срабаты-
вания реле. При этом сопротивление резисторов г выбирают такой
величины, чтобы при включенном ключе К к реле было приложе-
но нормальное напряжение.
На рис. 60 показано схемное решение для замедления сраба-
тывания реле. При этом схема (рис. 60, а) позволяет увеличить
время срабатывания реле до 1 с, а схема (рис. 60, б) —замедлить
время опускания реле до 1 с.
К конструктивным решениям, обеспечивающим изменение вре-
мени прохождения импульса, относится увеличение быстродей-
64
Рис. 59. Схемные решения для
ускорения срабатывания реле:
а — с одним резистором, б — с резисто-
ром, шунтированным конденсатором;
г — резистор, П — переключатель,
К — ключ, С — конденсатор
Рис. 60- Схемные решения для
замедления реле:
а — при срабатывании, б — при
отпускании
ствия реле уменьшением постоянной времени и облегчением его
механической системы. Магнитные системы таких реле выполняют
шихтованными из материала с повышенным удельным сопротив-
лением.
Для замедления срабатывания и отпадания реле постоянного
тока на них устанавливают медные втулки или короткозамкну-
тые витки. Применение медных
втулок и короткозамкнутых вит-
ков, надетых непосредственно на
сердечник, и установка медных
щечек у каркаса вместо щечек из
изоляционного материала приво-
дит к увеличению времени сраба-
тывания и отпадания реле. Втул-
ки, надетые на конец сердечника,
способствуют сравнительно боль-
шему замедлению при срабатыва-
нии реле, а надетые на сердечник
у основания — сравнительно боль-
шему замедлению реле при отпа-
дании.
В двухрелейной схеме (рис.
61, а) при замыкании ключа К
срабатывает реле 1РП и замы-
кает свои замыкающие контакты
1РП\ и IPPIz. В результате обра-
зуется цепь формирования крат-
ковременного импульса напряже-
ния (шинка+ШС, замкнувшийся
контакт 1РП2, замкнутый контакт
2РП1, шинка импульсного сигна-
ла ШИС). Через некоторое вре-
5 Заказ 333
Рис. 61. Преобразование длительного
импульса в кратковременный:
а — с помощью двух реле, б — одним про-
межуточным реле, в — с помощью конден-
сатора, г — указательным реле
65
Рис. 62. Преобразование постоянного напряжения в импульсное:
а — с неоновой лампой, б—с переключающим диодом, в — с одним тун-
нельным диодом, г — с двумя туннельными диодами
мя, определяемое временем действия реле 2РП, последнее сраба-
тывает и размыкает свои контакты 2РГЦ, прекращая тем самым
подачу напряжения на шинку ШИС. В упрощенном варианте
(рис. 61, б) при замыкании ключа /С срабатывает реле РП, причем
его контакты РЯ] и РП2 так отрегулированы, что сначала замы-
кается замыкающий контакт РП\, а затем размыкается размыкаю-
щий контакт РП2- Таким образом, некоторое время оба контакта
66
находятся в замкнутом состоянии, обеспечивая прохождение крат-
ковременного импульса напряжения к шинке ШИС.
Кратковременный импульс может формироваться при зарядке
конденсатора С после замыкания ключа К (рис. 61, в). Несложно
осуществить схему формирования кратковременного импульса
тока на указательном реле с контактами, замкнутыми при под-
нятом флажке (рис. 61, г). При замыкании ключа К реле У сра-
батывает и при выпадении флажка размыкает свои контакты. Им-
пульс тока проходит от момента замыкания ключа К до момента
размыкания контактов реле У при выпадении флажка.
Преобразование кратковременных импульсов в длительные под-
робно освещено ранее (см. рис. 53, б). Кроме того, к таким пре-
образованиям можно отнести фиксацию импульсов тока с по-
мощью указательных реле и двухпозиционных реле с двумя устой-
чивыми состояниями.
Генерирование импульсов может осуществляться различными
средствами, в том числе и схемными решениями. Рассмотрим не-
сколько примеров генерирования периодически повторяющихся
кратковременных импульсов на выходе соответствующих устройств
при подведении на их вход постоянного напряжения (рис. 62) и
переменного напряжения (рис. 63). В каждой схеме приведены
временные диаграммы, выражающие зависимость выходной вели-
чины от времени (форма импульса).
В схеме с неоновой лампой (см. рис. 62, а), когда напряжение
на конденсаторе С будет равно напряжению зажигания <7заж не-
оновой лампы НЛ, последняя загорится, ее сопротивление значи-
тельно уменьшится, конденсатор начнет разряжаться через неоно-
вую лампу, а выходное напряжение будет снижаться. При сни-
жении выходного напряжения до значения, равного напряжению
погасания <7Пог неоновой лампы, последняя погаснет, ее сопротив-
ление значительно возрастет и конденсатор С будет заряжаться,
а напряжение на нем станет увеличиваться. Этот процесс продол-
жается непрерывно. Схема с переключающим диодом ПД (см.
рис. 62, б) работает аналогично рассмотренной схеме с неоновой
лампой, но выходное напряжение снимается с резистора г2 в цепи
переключающегося диода, что и определяет форму импульсов вы-
ходного напряжения. Схема с туннельными диодами (см. рис. 62, в
и а) позволяет получить выходное напряжение в виде импульсов
прямоугольной формы: для первой схемы однополярные, а для
второй — двухполярные.
Схема с кремниевым стабилитроном (рис. 63, а) обеспечивает
получение на выходе однополярных импульсов в положительные
полупериоды подводимого переменного напряжения. В начале
каждого положительного полупериода, пока напряжение не дос-
тигло пробивного напряжения стабилитрона КС, происходит
зарядка конденсатора С (зарядный ток протекает по цепи: за-
жим 1 — резистор г/— конденсатор С — резистор г2— зажим 2)
и на выходе образуется соответствующий импульс напряжения,
снимаемый с резистора г2. После пробоя стабилитрона напряже-
Б* 67
Рис. 63. Преобразование переменного напряжения в импульсное:
а — со стабилитроном, б — с дросселем насыщения, в — с двумя стабилитронами,
г — импульсным трансформатором
ние на нем и, следовательно, на конденсаторе С станет постоян-
ным, зарядный ток по указанной цепи протекать не будет, а на-
пряжение на выходе снизится до нуля. В отрицательный полу-
период сопротивление стабилитрона очень мало, поскольку напря-
жение в этот полупериод приложено к нему в пропускном для
тока направлении. Напряжение на стабилитроне также очень мало
68
(близко к нулю), зарядный ток и напряжение на выходе практиче-
ски равны нулю.
На рис. 63, б приведена схема с магнитным элементом в виде
насыщающегося дросселя Др, магнитопровод которого выполнен
из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Если дроссель
Др находится в состоянии отрицательного намагничивания, то в
положительный полупериод подводимого переменного напряжения
произойдет его перемагничивание. Во время перемагничивания ин-
дуктивное сопротивление дросселя резко возрастает и на выходе
образуется кратковременный импульс напряжения положительной
полярности, снимаемый с дросселя. В отрицательный полупериод
подводимого переменного напряжения весь процесс протекает ана-
логично рассмотренному, только при другом направлении пере-
магничивания и полярности напряжений на дросселе и на выходе.
Схема с кремниевыми стабилитронами (рис. 63, в) 1КС и 2КС
и выходным трансформатором Тр также позволяет получить на
выходе импульсы обеих полярностей. В начале каждого полу-
периода подводимого напряжения скорость изменения тока в пер-
вичной обмотке выходного трансформатора достаточно велика.
Во вторичной обмотке при этом будет индуктироваться значи-
тельная э. д. с. Когда подводимое напряжение достигнет значе-
ния, равного пробивному напряжению стабилитронов (1ДС в по-
ложительный полупериод или 2К.С в отрицательный полупериод),
напряжение между точками а и б будет поддерживаться неизмен-
ным (см. сплошную кривую иСт на диаграмме рис. 63, в), сила
тока в первичной обмотке выходного трансформатора также не
будет изменяться и, следовательно, э. д. с. во вторичной обмотке
наводиться не будет.
Примером конструктивного решения задачи формирования им-
пульсов является импульсный трансформатор (рис. 63, а) с замк-
нутым магнитопроводом, у которого сердечник I с обмоткой wt
имеет поперечное сечение значительно большее, чем сердечник II
с обмоткой w2. Поэтому при достижении мгновенным значением
входного напряжения, при котором наступает насыщение сердеч-
ника II магнитопровода, магнитный поток в этом сердечнике
перестает изменяться и, следовательно, в обмотке w2 (на выходе)
напряжение будет равно нулю. В результате на выходе импульс-
ного трансформатора образуются кратковременные импульсы на-
пряжения обеих полярностей (положительной, когда подводимое
напряжение проходит через максимум, и отрицательной, когда под-
водимое напряжение проходит через минимум). Описанный про-
цесс изображен на диаграмме к рис. 63, г.
Фазосдвигающие устройства служат для осуществления фазо-
вого сдвига между электрическими величинами (токами, напря-
жениями или тока относительно напряжения). Для этого можно
использовать несложные схемные решения.
На рис. 64, а и б приведены схемы для получения сдвига по
фазе между входным и выходным напряжениями с регулирую-
щими элементами в виде конденсатора переменной емкости в
69
Рис. 64. Фазосдвигающие устройства:
а — с конденсатором переменной емкости, б — с резистором пере-
менного сопротивления, в — мостовой схемой с резистором перемен-
ного сопротивления, г — с дифференциальным трансформатором,
д — с полупроводниковыми триодами
первом варианте и резистора переменного сопротивления во вто-
ром варианте.
Очевидно, изменение параметров электрической цепи (емко-
сти конденсатора в первом случае и сопротивления резистора
во втором) приводит к изменению фазового угла между подво-
димым напряжением Пвх=[7лв (см. векторные диаграммы) и
током в соответствующей цепи. Это, в свою очередь, вызовет
изменение фазового угла выходного напряжения (7Вых={/ов-
Применение мостовой схемы (рис. 64, в) позволяет расширить
пределы изменения фазового угла между входным и выходным
напряжениями.
На рис. 64, г приведена схема фазосдвигающего устройства с
дифференциальным трансформатором и дросселем насыщения.
При изменении силы тока в обмотке управления 2 дросселя насы-
щения ДН изменяются индуктивность и сопротивление перемен-
ному току рабочей обмотки 1, что приводит к изменению фазового
угла между напряжениями <7вых=С/со и входным напряжени-
ем Е',.х.
На рис. 64, д показана схема фазосдвигающего устройства, в
котором в качестве регулирующего элемента применены полупро-
водниковые триоды. При изменении управляющего напряжения
Пупр фазовый угол между выходным напряжением 17Вых=Пст> и
входным напряжением 17вх будет изменяться.
Схемы сравнения служат для реализации сравнения двух элек-
трических величин (установления равенства или неравенства кон-
тролируемых величин между собой или другими величинами, яв-
ляющимися эталонными). Операции сравнения особенно часто
реализуются в измерительных органах и цепях, как схемными,
так и конструктивными решениями (например, в электромеханиче-
ских и магнитных элементах).
В электромеханических приборах (измерительных, реле, регу-
ляторах) сравниваются механические усилия, создаваемые в из-
мерительном механизме, с механическим усилием противодейст-
вующей пружины. Внедрение электронных и полупроводниковых
приборов привело к созданию схемных решений для осуществле-
ния операции сравнения, получивших название схем сравнения.
В простейшей схеме сравнения (рис. 65, а) равенство между
контролируемым напряжением Ux и опорным (эталонным) напря-
жением U3 устанавливается по отсутствию тока в цепи между ис-
точниками контролируемого и опорного напряжений, включенны-
ми навстречу один другому с помощью гальванометра. Схема
(рис. 65, б) более совершенна, так как позволяет измерить кон-
тролируемое напряжение Ux. Для этого движок 2 делителя напря-
жения 1 устанавливают в такое положение, чтобы ток по измери-
тельной цепи, в которую включен гальванометр 3, не протекал.
При этом значение контролируемого напряжения определяется
делением шкалы 5, против которого устанавливается указатель 4,
связанный с движком делителя напряжения. Если вместо делите-
ля напряжения применить шунт, включенный последовательно в
71
Рис. 65. Схемы сравнения
двух контролируемых ве-
личин:
а — простейшая, б— с делителем
напряжения, в—со стабилитро-
ном; / — делитель напряжения,
2 — движок, 3 — гальванометр»
4 — указатель, 5 — шкала
контролируемую цепь, то схема может быть использована для
измерения силы тока в этой цепи.
Несложная схема сравнения с кремниевым стабилитроном в
качестве опорного элемента приведена на рис. 65, в. Когда кон-
тролируемое напряжение превысит напряжение пробоя стабили-
трона, на выходе схемы сравнения (зажимы а и б) появится сиг-
нал (падение напряжения на сопротивлении от тока, протекаю-
щего по цепи: плюс контролируемого напряжения, резистор г,
стабилитрон КС, минус контролируемого напряжения). Этот сигнал
может свидетельствовать либо о том, что контролируемое напря-
жение больше заданного, либо (если напряжение снимается с
шунта, а также с трансформатора тока после выпрямления) о том,
что сила тока в контролируемой цепи превысила заданное значе-
ние. Следовательно, эта схема может быть использована в устрой-
ствах защиты электрических установок от повышения напряжения
или сверхтоков, а также в регуляторах напряжения и тока.
В устройствах релейной защиты применяют схему сравнения
двух выпрямленных напряжений (рис. 66) f/j и Un, которые пред-
ставляют собой модули (абсолютные значения) контролируемых
напряжений Ui и U2. В зависимости от формирования напряже-
ний Ui и U2 (они могут быть получены и от токовых цепей напря-
жения и одновременно от тех и других) создают схемы реле мощ-
ности (реагирующие на изменение мощности в контролируемой
электрической цепи), реле сопротивления (реагирующие на изме-
нение электрического сопротивления) и др.
Логические элементы широко используют в различных вторич-
ных устройствах и цепях (особенно в оперативных) для осуще-
ствления логических операций И, ИЛИ, НЕ, их комбинаций и др.
72
Элемент И характеризуется тем,
что сигнал на его выходе появ-
ляется только в том случае, если
поданы сигналы ко всем входам
(например, при трех входах: и к
первому, и ко второму, и к треть-
ему входам). Элемент ИЛИ дает
сигнал на выходе при подаче
одного или нескольких сигналов в
любой комбинации на входы
(например, при двух входах: или
па первый, или на второй, или
на первый и второй входы). Эле-
мент НЕ формирует выходной
сигнал только при отсутствии
входного сигнала. Это логические
элементы строят преимуществен-
но на основе схемных решений,
причем схему, реализующую опе-
рацию И, часто называют схемой
совпадения, операцию ИЛИ —
схемой разделения, или собира-
тельной схемой, операцию НЕ —
схемой отрицания, запрета, или
инверсии.
На рис. 67 приведены схемы
логических элементов, выполнен-
ных на электромеханических ре-
ле. Операция И реализуется при
срабатывании всех реле (77/, П2 и
Рис. 66. Схемы сравнения двух пере-
менных напряжений (токов):
а — по принципу баланса напряжений,
б — по принципу баланса токов
/73), когда будут поданы сиг-
налы на все три входа (Вхь Вх2 и Bxs). После чего через последо-
вательно соединенные контакты этих реле пройдет сигнал на вы-
ход (рис. 67, а). Операция ИЛИ реализуется в схеме (рис. 67, б),
поскольку при срабатывании любого из реле (777, /72, /73) или
нескольких реле в любой комбинации на выходе появится сигнал.
Операция НЕ реализуется при помощи одного реле с размыкаю-
щим контактом (рис. 67, в). Только при отсутствии сигнала на
входе, когда реле обесточено, на выход проходит сигнал через
его замкнутый в этом положении контакт.
На рис. 68 показаны логические элементы на полупроводнико-
вых триодах, работающих в ключевом режиме. В схеме (рис. 68, а)
реализуется логическая операция И, поскольку только при подаче
сигналов на оба входа (к базам) триодов 1Т и 2Т на выходе по-
явится сигнал (падение напряжения на резисторе г). В схеме
(рис. 68, б) реализуется логическая операция ИЛИ, поскольку
при подаче сигнала к входу триода 1Т, или к входу триода 2Т, или
к входам обоих триодов проходит сигнал на выход (падение на-
пряжения на резисторе г), и, наконец, в схеме (рис. 68, в) реали-
зуется логическая операция НЕ, так как только при отсутствии
73
Рис. 67. Логические элементы на электромагнитных реле:
а — элемент И, б — элемент ИЛИ, в — элемент НЕ
сигнала на входе триода Т на выходе будет сигнал (плюс от ис-
точника тока), а при подаче сигнала на вход триод переходит в
режим насыщения (отпирается) и закорачивает зажимы Вых и
«—», следовательно, сигнал на выход не проходит.
На рис. 69 показаны логические элементы, выполненные на дио-
дах. В схеме (рис. 69, а) реализуется логическая операция ИЛИ.
При подаче сигнала на любой из входов {Вх\, Вх2, Вх3) или на
несколько входов в любой комбинации появляется сигнал
на выходе (падение напряжения на резисторе г). В схеме
Рис. 68. Логические элементы на полупроводниковых трио-
дах:
а — элемент И, б — элемент ИЛИ, в — элемент НЕ
74
(рис. 69, б) реализуется логи-
ческая операция И. Очевидно,
только при подаче сигналов на
все три входа (Вхь Вх2, Вх3),
запирающих диоды Д/, Д2 и
ДЗ, возможно прохождение
сигнала (« + » источника тока)
на выход. При отсутствии сиг-
нала хотя бы на одном из вхо-
дов (например, Bxt) сигнал на
выход не проходит, так как
диод Д1 открыт и по цепи: «4-»
источника тока, резистор г,
диод Д1, резистор rl и «—»
источника тока будет проте-
кать ток, а почти все напряже-
ние будет теряться в резисто-
ре г, выбираемом значительно
большим по сравнению с рези-
сторами rl. г2 и гЗ. Логический
элемент НЕ на диодах обычно
не применяется.
Рис. 69. Логические элементы на полу-
проводниковых диодах:
и — элемент ИЛИ, б — элемент И
Контрольные вопросы
I. Дайте определение электроустановкам и их видам, различающимся по
назначению, напряжению и роду тока.
2. Какие электрические сети называют магистральными, радиальными и
замкнутыми?
3. Для чего служат распределительные устройства и какое основное обо-
рудование входит в сострв распределительных устройств на напряжение
выше 1000 В?
4. Как устроен и работает масляный выключатель ВМП-10?
5. Для чего служат разъединители, по каким признакам их классифи-
цируют?
6. Для чего служат реакторы и чем различаются реакторы РВА и РБАС?
7. Для чего служат предохранители, как устроен и работает предохрани-
тель ПНР-35?
8. Каково назначение разрядников, как устроен и работает вентильный
разрядник?
9. Где применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения, чем
определяются нагрузка трансформатора тока, номинальная и максимальная
мощности трансформатора напряжения?
10. Каково назначение вторичных устройств, какие аппараты и приборы
входят в их состав?
11. Каково устройство универсального переключателя УП5300, для чего
применяют его во вторичных устройствах?
12. Чем отличаются измерительные и логические реле?
13. Как устроено и работает комбинированное реле РТ-80?
14. Что представляет собой вторичная цепь и какие элементы в нее
входят?
15. Приведите примеры схемных решений и соответствующих конструк-
тивных решений, которые могут быть заменены названными схемными ре-
шениями.
Глава I! МОНТАЖ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
§ 9. Организационные принципы
ведения монтажных работ
Осуществление задач электрификации народного хозяйства
СССР требует высокой организации строительства и наращивания
мощностей строительно-монтажных организаций.
Переход на новую систему планирования и экономического
стимулирования создает неограниченные возможности для даль-
нейшего совершенствования производства электромонтажных ра-
бот и достижения высоких технико-экономических показателей, что,
в свою очередь, обеспечит надежную и экономичную работу смон-
тированных электроустановок.
Основным организационным принципом ведения строительно-
монтажных работ является подрядный метод. Строящееся или
расширяющееся предприятие (заказчик) заключает договор со
специализированной (обычно строительной) организацией (гене-
ральным подрядчиком), принимающей на себя обязательства вы-
полнения всех строительно-монтажных работ в установленном объ-
еме и в заданные сроки.
Генеральный подрядчик своими силами выполняет общестрои-
тельные работы, а для выполнения других видов работ привлека-
ет соответствующие организации (субподрядчики). В частности,
для ведения электромонтажных работ привлекается электромон-
тажная организация.
Для проведения электромонтажных работ в разных районах
нашей страны созданы электромонтажные тресты, которые в за-
висимости от характера монтируемых электроустановок подчинены
соответствующим министерствам. В частности, монтаж тепловых
электростанций преимущественно ведут территориальные тресты
Министерства энергетики и электрификации, монтаж электроуста-
новок промышленных предприятий, жилых и культурно-бытовых
зданий — территориальные тресты Министерства монтажных и
специальных строительных работ.
В основу современных методов строительно-монтажных работ
положены индустриализация и специализация этих работ.
Под индустриализацией строительно-монтажных работ подра-
зумевают передачу большей части работ, не поддающейся или
трудно поддающейся механизации и автоматизации в монтажной
зоне заводам строительной индустрии и электромонтажных изде-
лий, что способствует улучшению условий труда строительно-мон-
тажного персонала, повышению производительности труда и рез-
кому сокращению сроков монтажа.
Например, выполнение на заводах строительной индустрии
стеновых панелей с каналами для электропроводов и с гнездами
для выключателей и штепсельных розеток освобождает монтаж-
ников от трудоемких пробивных работ. Изготовление комплект-
76
ных шинопроводов на заводах электромонтажных изделий снима-
ет большую часть работ в монтажной зоне, связанную с необхо-
димостью обработки шин и т. п.
Под специализацией строительно-монтажных работ понимают
передачу отдельных специальных видов работ, требующих специ-
ального оборудования и особой технологической оснастки, а также
особого подбора монтажного персонала, специальным организа-
циям.
К таким специальным видам работ относят пусконаладочные,
монтаж силовых (особенно больших мощностей) трансформато-
ров, работы по прокладке кабелей (особенно при большом объеме
и в сложных условиях), требующие применения сложных механиз-
мов и приспособлений, работы по монтажу контрольно-измери-
тельных приборов (КИП) и др.
Наряду с индустриализацией и специализацией при проведе-
нии строительно-монтажных работ необходимо внедрять прогрес-
сивную технологию и средства механизации непосредственно на
монтируемых объектах.
Естественно, что индустриализация при использовании прогрес-
сивной технологии и средств механизации на монтируемых объ-
ектах требует высокого уровня планирования, организации и под-
готовки производства.
Рассмотренные принципы организации строительно-монтажных
работ определяют и структуру электромонтажного треста, который
должен кроме административно-хозяйственного аппарата и общих
отделов в самом аппарате треста включать следующие подраз-
деления:
ряд электромонтажных управлений общего профиля (ЭМУ),
каждое из которых ведет основные электромонтажные работы в
соответствующем районе, входящем в сферу деятельности треста;
одно специализированное управление, выполняющее специаль-
ные виды работ;
электротехническую лабораторию (ЭТЛ), основными функция-
ми которой являются организация внедрения новой техники и
прогрессивной технологии электромонтажных работ, проверка ка-
чества электромонтажных работ на объектах монтажа треста и
контроль за соблюдением обязательной технологии и строитель-
ных норм и правил (СНиП), испытание материалов, изделий и
приспособлений, применяемых при выполнении электромонтажных
работ, а также проверка, доработка и оказание помощи при внед-
рении рационализаторских предложений новаторов производства.
Основными подразделениями электромонтажного треста явля-
ются электромонтажные управления, представляющие собой пред-
приятия социалистического типа, работающие на основе хозяй-
ственного расчета. В каждое электромонтажное управление
входят электромонтажные участки, монтажно-заготовительный
участок (МЗУ), участок подготовки производства (УПП) с груп-
пой комплектации, а также экспериментально-технологическая
группа (ЭТГ). Рассмотрим некоторые из них.
77
Электромонтажные участки обеспечивают выполнение электро-
монтажных работ непосредственно на монтажных объектах. Мон-
тажно-заготовительный участок по существу является звеном,
повышающим степень индустриализации электромонтажных работ,
выполняя ряд работ в мастерских по комплектации оборудования,
изготовлению участков проводок, укрупненных элементов (блоков
и объемных элементов) и т. п.
Экспериментально-технологическая группа служит для внед-
рения новой техники и передовой технологии в электромонтаж-
ном управлении. Обычно в ЭТГ включают инженерно-технических
работников и высококвалифицированных рабочих из состава ра-
ботников ЭМУ. В экспериментально-технологической группе раз-
рабатывают, изготовляют и внедряют инструменты, приспособле-
ния и механизмы по предложениям передовиков производства.
Специализированные монтажные управления проводят специ-
альные виды работ, в основном в электромонтажных управлениях
треста.
Одним из таких видов специальных работ являются пуско-
наладочные работы. Поэтому в состав специализированного управ-
ления каждого треста обязательно входит наладочный участок
(цех), а кроме того, обычно один или несколько монтажных уча-
стков (цехов), например, по монтажу трансформаторов, электри-
ческих машин, аккумуляторов, кабельных и воздушных линий,
контрольно-измерительных приборов (КИП). Это позволяет уком-
плектовать трест высококвалифицированными кадрами специали-
стов по соответствующим видам работ; сосредоточить в одном мес-
те большой парк электроизмерительных приборов и испытатель-
ного оборудования, разнообразных механизмов, обеспечивающих
прогрессивные методы выполнения соответствующих видов специ-
альных работ; создать условия для лучшего использования обо-
рудования и механизмов; обеспечить повышение производитель-
ности и качества электромонтажных работ в ЭМУ треста.
Строительными нормами и правилами (СНиП) предусматри-
вается производство электромонтажных работ в две стадии.
Первая стадия предусматривает выполнение подготовительных
и заготовительных работ (установку закладных деталей в строи-
тельные конструкции, подготовку трасс электропроводок, кабель-
ных линий и сети заземления, установку электроконструкций и
опорных деталей электрических приборов и аппаратов и т. п).
Работы на первой стадии обычно выполняют совместно с обще-
строительными после определения их соответствующей готовности
(например, установку закладных деталей для крепления оборудо-
вания осуществляют при кладке стен или сборке их из крупных
панелей и блоков, а также при выполнении перекрытий и черных
полов; установку конструкций для крепления открытых проводок
и шин заземления после окончания оштукатуривания стен, пере-
крытий и выполнения черных полов).
Кроме того, на первой стадии одновременно в МЗУ подготов-
ляют к монтажу комплектные устройства, изготовляют и собира-
78
ют укрупненные монтажные узлы и блоки. На этой же стадии
проводят и ряд пусконаладочных работ (испытание оборудования,
регулировка приборов и релейной аппаратуры и др.).
На второй стадии монтируют собранные укрупненные узлы и
блоки электроустановки, выполняют электропроводки и сеть за-
щитного заземления по подготовленным трассам и т. п. Работы
этой стадии производят только после полного окончания обще-
строительных работ, включая отделочные работы, и приемки поме-
щения под монтаж.
§ 10. Планирование электромонтажных работ
В современных условиях ведения электромонтажных работ осо-
бое значение придается планированию и управлению производ-
ством. Необходимо согласовать монтажные работы с общестрои-
тельными работами, обеспечить своевременную поставку оборудо-
вания и материалов, сконцентрировать нужные механизмы и
приспособления, решить вопросы обеспечения нужными кадрами,
охраны труда, создания нормальных условий жизни электромон-
тажникам и подсобному персоналу.
Наиболее эффективное средство для решения этих задач —
система сетевого планирования и управления (СПУ). Она позво-
ляет обеспечить оперативное планирование и контроль за ходом
строительно-монтажных работ. Основным документом при таком
планировании служит сетевой график.
В сетевом графике с помощью простых элементов (кругов,
сплошных линий со стрелками или без стрелок и пунктирными
линиями) отображаются все этапы строительно-монтажных работ,
начиная с получения проектной документации, поставки оборудо-
вания, материалов и электромонтажных изделий и кончая подго-
товкой к сдаче смонтированного объекта заказчику.
Сетевой график позволяет определить так называемый критиче-
ский путь, определяющий длительность процесса строительно-мон-
тажных работ, найти кратчайшие сроки окончания этих работ и
привлечь особое внимание к ним на этом критическом пути с тем,
чтобы обеспечить своевременный ввод в эксплуатацию монтируе-
мого объекта.
Ниже подробно рассматривается принцип СПУ работ (табл. 1)
по монтажу кабельной линии между главной понизительной под-
станцией (ГПП) и главным корпусом завода.
Краткая характеристика трассы. Трасса практически прямо-
линейна и в основном совпадает с технологической эстакадой,
идущей от главного корпуса к котельной и другим цехам, распо-
ложенным на стороне ГПП и отделенным от главного корпуса
железнодорожными путями.
Общая длина трассы 1100 м. По проекту кабельная линия со-
стоит из трех ниток кабелей ЛСБ10—3X185, проложенных по эста-
каде. При этом на участке перехода через железнодорожные
пути кабели должны быть проложены по верху эстакады и в двух
79
Таблица 1
№
п/п
Наименование работ
П родолжитель-
ность работ, дии
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
II
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Разработка плана производства работ (ППР).........
Выполнение замеров по трассе......................
Составление и передача заявок на получение необхо-
димых для монтажа кабельной линии оборудования,
механизмов, приспособлений, инвентаря и материа-
лов ..............................................
Составление и передача заказов в МЗУ..............
Заготовка кабельных конструкций и труб в МЗУ . .
Стендовая заготовка кабелей ......................
Комплектование электрооборудования и материалов,
подготовка механизмов, приспособлений и инвен-
таря .............................................
Изготовление деталей крепления кабелей и маркиро-
вочных бирок .....................................
Доставка в монтажную зону кабельных конструкций
и труб ...........................................
Доставка в монтажную зону инвентарных барабанов
с кабелями........................................
Доставка в монтажную зону материалов и приспособ-
лений для установки лесов и подмостей.............
Доставка в МЗУ кабелей и материалов...............
Сборка лесов и подмостей..........................
Монтаж кабельных конструкций и труб...............
Установка раскаточных роликов по трассе...........
Прокладка кабелей на участке трассы от ГПП до пе-
рехода через железнодорожные пути.................
Прокладка кабелей в месте перехода через железно-
дорожные пути.....................................
Прокладка кабелей на участке трассы от главного
корпуса до перехода через железнодорожные пути .
Выравнивание, крепление кабелей на конструкциях
и маркировка кабелей..............................
Монтаж линейных муфт..............................
Прозвонка, маркировка жил и измерение сопротивле-
ния изоляпии кабеля мегомметром ..................
Монтаж концевых муфт..............................
Отвердевание эпоксида и выдерживание концевых за-
делок перед испытанием кабеля.....................
Доставка на ГПП испытательного оборудования и под-
готовка к проведению испытаний кабельной линии
повышенным напряжением............................
Испытание смонтированной кабельной линии повышен-
ным напряжением...................................
Включение смонтированной кабельной линии под ра-
бочее напряжение и сдача в эксплуатацию...........
Доставка в монтажную зону деталей крепления кабе-
лей и маркировочных бирок ........................
Доставка в монтажную зону и подготовка механизмов
и приспособлений для прокладки кабелей............
3
2
1
1
3
1
2
1
0,5
0,5
0,5
0,5
1
3
1
1
2
1
3
4
1
2
0,5
0,5
1
1
0,5
0,5
80
местах проходить через отрезки стальных труб. На двух других
участках (до и после перехода через железнодорожные пути) ка-
бели должны быть проложены по сборным кабельным конструк-
циям, установленным сбоку по одной из сторон эстакады.
Рис. 70. Последовательность (я — з) построения сетевого гра-
фика монтажа кабельной линии
Каждая нитка кабеля состоит из трех кабелей, соединенных
линейными эпоксидными муфтами, и заканчивается эпоксидными
концевыми муфтами.
б Заказ 333
81
В соответствии с перечнем работ приступают к построению сетевого гра-
фика (предварительный вариант).
Построение ведут последовательно по шагам, начиная с первой работы.
Номера событий в кружках пока не ставят, а над стрелкой указывают поряд-
ковый номер работы по перечню:
1-й шаг—работа не имеет предшествующих работ (рнс. 70, о);
2-й шаг — после выполнения работы / можно приступать к работам
2, 3 н 24 (рнс. 70, б);
3-й шаг — после выполнения работы 2 можно начинать работу 4, а после
выполнения работы 3—работу 7 (рис. 70, в);
4-н шаг — после выполнения работы 7 можно приступать к работам 12,
11, а затем 13 и 28 (рнс. 70, г);
5-й шаг—работы 5, 6 и 8 можно выполнять после окончания работы 4.
Кроме того, все эти работы зависят от работы 12 (рис. 70, <?);
6-й шаг — после выполнения работы 5 можно приступать к работе 9
и затем 14, после выполнения работы 6 можно начинать работу 10, а после
выполнения работы 8 — работу 27, кроме того, работа 14 зависит от 13
(рис. 70, е);
7-й шаг—после выполнения работы 14 можно начинать 15, после ра-
боты 10—16, 17 и 18, кроме того, последние зависят от работы 15 (рис. 70, ж);
8-й шаг — после окончания работ 16, 17 и 18 можно последовательно
выполнять 19, 20, 21 и 22, а после выполнения 22 следует ожидание 23, затем
выполнение 25 и, наконец, 26. Кроме того, выполнение работы 25 зависит от 24,
а работы 19 — от 27 (рис. 70, з).
Составим перечень работ с указанием номеров событий (табл. 2).
Таблица 2
№ п/п Наименование работ Событие Продолжи- тельность работы, дни
предше- ствующее после- дующее
1 Разработка плана производства работ (ППР) 0 1 3
2 Выполнение замеров по трассе 1 2 2
3 Составление и передача заявок на полу- чение необходимых для монтажа кабель- ной линии оборудования, механизмов, приспособлений, ипбентаря н материа- лов 1 3 1
4 Составление и передача заказов в МЗУ . . 9 4 1
.5 Заготовка кабельных конструкций и труб в МЗУ 4 8 3
6 Стендовая заготовка кабелей 4 9 1
7 Комплектование электрооборудования и материалов, подготовка механизмов, приспособлений, инвентаря 3 5 9
8 Изготовление детален крепления кабелей и маркировочных бирок 4 10 1
9 Доставка в монтажную зону кабельных конструкций и труб 8 14 0,5
10 Доставка в монтажную зону инвентарных барабанов с кабелем 9 17 0,5
11 Доставка в монтажную зону материалов и приспособлений Для установки лесов и подмостей 5 11 0,5
12 Доставка в МЗУ кабелей и материалов 5 7 0,5
13 Сборка лесов и подмостей II 13 1
14 Монтаж кабельных конструкций и труб . 14 15 3
82
Продолжение табл. 2
№ п/п Наименование работ Событие Продолжи- тельность работы, дни
предше- ствующее после- дующее
15 Установка раскаточных роликов по трас- се 15 16 1
16 Прокладка кабелей на участке трассы от ГПП до перехода через железно- дорожные пути 17 18 1
17 Прокладка кабелей в месте перехода че- рез железнодорожные пути 17 18 2
18 Прокладка кабелей на участке трассы от главного корпуса до перехода через железнодорожные пути 17 18 I
19 Выравнивание, крепление кабелей на кон- струкциях и маркировка кабелей . . . 18 20 3
20 Монтаж линейных муфт 20 21 4
21 Прозвонка, маркировка жил и измерение сопротивления изоляции кабеля мегом- метром 21 22 1
22 Монтаж концевых муфт 22 23 2
23 Ожидание (отвердевание эпоксида и выдер- живание концевых муфт перед испыта- нием кабеля) 23 24 0,5
24 Доставка на ГПП испытательного обору- дования и подготовка к проведению испытания кабельной линии повышен- ным напряжением 14 6 0,5.
25 Испытание смонтированной кабельной ли- нии повышенным напряжением 24 25 1
26 Включение смонтированной кабельной ли- нии под рабочее напряжение и сдача в эксплуатацию 25 26 1
27 Доставка в монтажную зону деталей креп- ления кабелей и маркировочных бирок . 10 19 0,5
28 Доставка в монтажную зону и подготовка механизмов и приспособлений для про- кладки кабелей 5 12 0,5
Уже в предварительном виде сетевого графика (см. рис. 70, в) можно заметить
следующее: многие работы, указанные сплошными стрелками, требуют затраты
материальных и трудовых ресурсов.
Для работы 23 (сплошная линия без стрелки) не требуется затрат ни мате-
риальных, ни трудовых ресурсов, а нужно только некоторое время, необходимое
для отвердевания эпоксида.
Наконец, пунктирные линии со стрелками выражают зависимость начала
какой-либо работы от результатов других работ. Здесь не требуются ни мате-
риальные, ни трудовые ресурсы и нельзя говорить о необходимом времени, как
это имеет место для ожидания. Зависимость также называют в связи с этим фик-
тивной работой. Например, ни одну из работ после составления и передачи
в МЗУ заказов нельзя начинать, пока не доставят в МЗУ кабели и материалы.
Таким образом, для начала работ (порядковые номера 5, 6 и 8) должны быть
результаты работы 12.
Очевидно, нельзя начинать работу /4, пока не завершена 13, работу 15, пока
не завершена 28, работы 16, 17 и 18, пока не завершена 15 и т. д.
Следует обратить внимание, что работы 16, 17 и 18 осуществляются парал-
лельно на трех участках трассы кабельной линии. Очевидно, если бы эти работы
6*
83
велись последовательно, то время их завершения отодвинулось бы на два дня и
работы по прокладке всех кабелей были бы выполнены не через два, а через
четыре дня. В данном случае при построении окончательного варианта сетевого
графика эти работы будут объединены и обозначены одной стрелкой, причем
время на работы будет показано 2 дня (самое длительное из указанных трех
работ).
Построим сетевой график, удобный для расчета, где события изобразим в виде
кружков, разделенных на четыре сектора (рис. 71, а и б): в верхнем секторе
указывается номер данного события /, в нижнем — номер предшествующего собы-
тия I, в левом секторе—раннее окончание предшествующей работы fP°, в пра-
вом секторе — позднее окончание предшествующей работы 1"°.
Известные исходные данные номера событий (г и /) и продолжительность
работы Т между этими событиями, а также результаты расчета — раннее начало
работы /I’", позднее начало работы Zn", раннее окончание работы /₽°, позднее
окончание работы £"° и резерв времени /Р63 заносим в табл. 3.
Таблица 3
Событие Раннее начало работ Продол- житель- ность работ. Дни Раннее оконча- ние работ Позднее начало работ Продол- житель- ность работ, Дни Позднее оконча- ние работ Резерв времени. Дни
п р ед ше- ствую- щее после- дующее
0 1 0 3 3 0 3 3 0
1 9 3 2 5 3,5 2 5,5 0,5
! 3 3 1 4 5,5 1 6,5 2,5
1 6 3 0,5 3,5 25,5 0,5 26 22,5
2 4 5 1 6 6,5 1 0,5 0,5
3 5 4 2 6 6,5 2 8,5 2,5
5 7 6 (5,5 6,5 12 0,5 12,5 6,0
7 4 6,5 0 6,5 12,5 0 12,5 6,0
5 12 6 0,5 6,5 14,5 0,5 15 8,5
5 11 6 0,5 6,5 8,5 0,5 9 2,5
4 8 6,5 3 9,5 6,5 3 9,5 0
4 9 6,5 1 7,5 12,5 1 13,5 6
4 10 6,5 1 7,5 13,5 I 14,5 7
8 14 9,5 0,5 10 9,5 0,5 10 0
II 13 6,5 I 7,5 9 I 10 2,5
13 14, 7,5 0 7,5 10 0 10 2,5
14 15 10 3 13 10 3 13 0
12 15 6,5 0 6,5 15 0 15 8,5
15 16 13 1 14 13 I 14 0
9 17 7,5 0,5 8 13,5 0,5 14 6
16 17 14 0 14 14 0 14 0
17 18 14 2 16 14 2 16 0
10 19 7,5 0,5 8 15,5 0,5 16 8
19 18 8 0 8 16 0 16 8
18 20 16 3 19 16 3 19 0
20 21 19 4 23 19 4 23 0
21 22 23 1 24 23 I 24 0
22 23 24 2 26 24 2 26 0
23 24 26 0,5 26,5 26 0,5 26,5 0
6 23 3,5 0 3,5 26 0 26 22,5
24 25 26,5 I 27,5 26,5 1 27,5 0
25 26 27,5 I 28,5 27,5 1 28,5 0
Расчеты ведем по следующим формулам:
___у. /рез_/по_____^ро-
84
Рис. 71. Элемент сетевого графика (а) и сетевой график монтажа кабельной линии (б)
Определяем ранние сроки начала работ, выходящих из каждого события (или
ранние Споки окончания работ, входящих в это событие), пользуясь формулой
Событие 1. Сюда входит одна работа 0—1.
Раннее начало этой работы Z^;=0, раннее окончание =0+3=3, раннее
начало работ, выходящих из события 7, равно 3.
Таким образом, ^5—2==^—3=^/—б=^-
Событие 2. Сюда также входит одна работа 1—2, поскольку Z^2=3, то
^2=^12+Г/_2=3+2=5.
Событие 3. Входит одна работа /—3, но <5—з=3 и = 3-}-Тs =
=3+1=4.
Событие 6. Входит одна работа 1—6. Поскольку Z^^=3, то =
= ^1е+7'/_6=3+0,5=3,5.
Событие 5. Входит одна работа 3—5. Поскольку Zj^5 = t^_g=4, то
tP3°-S +T3^s^+^f> и раннее начало всех работ, выходящих из события 5,
урн _/РН _ЛВ _с
События 7, 11 и 12. Поскольку в эти события входит по одной работе из
события 5, имеющей одинаковое раннее начало (6) и продолжительность (0,5), то
и ранние окончания работ, входящих в указавные события, 1%°_7= = ^2_/2 =
=6.
Событие 4. Входят две работы 2—4 и 7—4 (фиктивная работа). Поскольку
Z^=/?l2=5, a /PL4=Z₽L7=6,5, то/Р14=/р^+72_,=5+1=6, a Z₽l4=
=]-7’7. _^ = 6,5-[-0 = 6,5. Таким образом, ранние начала всех работ, выходя-
щих из события 4, принимаем равными максимальному значению из ранних окон-
чании входящих работ, т. е. 6,5.
Событие 8. Входит одна работа 4—8. Поскольку 8 = 6,5, то 1^_8 =
= ^18+Т4_8=6,5+3=9,5.
Событие 9. Входит одна работа 4—9. Поскольку ZP^_S=6,5, то t'4<Lg =
= ^15+Т4_9=6,5+1 =7,5.
Событие 10. Входит одна работа 4—10. Поскольку 7^;с=6,5, то t^_l0 =
= ^+^-70=6,5+1=7,5.
Событие 13. Входит одна работа 11—13. Поскольку Zzz_________yS=6,5, то
^_,3= ^_/3+Л/-/з=6.5+1=7.5.
Событие 14. Входят две работы 8—14 и 13—14 (фиктивная работа). По-
скольку /Р1;<?=9,5, a Z₽"_/4=7,5, то tV°_14= ^14+Те_14=9,5+0,5=10,
а ^5-/4= ^^-/4+^/3_/4=7,5+0=7,5.
Таким образом, раннее начало работы 14 —15, выходящей из собы-
тия 14, принимаем равным максимальному из ранних окончаний входящих
работ, т. е. 10.
Событие 15. Входят две работы 14—15 и 12—15 (фиктивная работа). По-
скольку ZP“_/S = 1O, a Z^2_/5=6,5, то, очевидно, раннее начало выходящей из
события 15 работы будет равно раннему окончанию входящей работы 14—15,
т. е. ZP°_75=ZP»_M+Tz4_/5=10+3=13.
Событие 16. Входит одна работа 15—16. Поскольку Z5"_/(S=13, то
/^_76 = ^_м+7/5_;6 = 13+1 = 14.
Событие 17. Входят две работы 9—17 и 16—17 (фиктивная работа).
86
Поскольку <5—/7=7.5. a /7 = 14- то ^я—17= (9—/7^~^9—/7=7<5+0,5=8,
а <?°-/7= ^_/7+7’/в-/7=14+0= 14.
Таким образом, раннее начало работы 17—-18, выходящей из события 17,
принимаем равным максимальному из ранних окончаний входящих работ, т. е. 14.
Событие 19. Входит одна работа 10—19. Поскольку /;^_/9 = 7,5, то
^_/9+Г/0_;9 = 7,54-0,5=8.
Событие 18. Входят две работы 17—18 и 19—18 (фиктивная работа). По-
скольку — 14, а (Р«_—8, то, очевидно, раннее начало выходящей из собы-
тия 18 оаботы будет равно раннему окончанию входящей работы 17—18, т. е.
GP7-M=^7-7S+T’/7-/S=14 1-2 = 16-
События 20, 21 и 22. Ранние окончания работ будут следующие: (^°_20 =
= 16+3=19; /Р°_2;= 19+4=23; /£°_22=23+1=24.
Событие 23. Входят две работы 22—23 и 6—23 (фиктивная работа). По-
скольку /22—23 = 24, а /*^_23=3,5, очевидно, раннее начало выходящей из собы-
тия 23 работы будет равно раннему окончанию входящей работы 22—23, т. е.
^22—23= ^22—гз+^гг—23=24-|-2= 26.
События 24, 25 и 26. Ранние окончания работ будут следующие: /23_24 =
=26+0,5= 26,5; №. „.=26,5+1=27,5; /₽? 2Й =27,5+1=28,5.
Для определения позднего начала работ, выходящих из каждого события
(или позднего срока окончания работ, входящих в это событие), воспользуемся
формулой /?Z/=/^/+7>_/.
Весь расчет осуществляется в обратном порядке.
Событие 25. Выходит одна работа 25—26. Известно, что ранний срок
окончания всех работ /!?°_2й=28,5. Эта же величина является и поздним сроком
выполнения всех работ. В связи с этим ifs— 26~ ?24—25 ~ 7 25—2в—"^25—26 =
=28,5— 1=27,5.
Событие 24. Выходит одна работа 24—25: ^™ss~^23—24==^24—25—
— Т24-25=27,5— 1=26,5.
Событие 23. Выходит одна работа 23—24: 1"з—24~*2°—23=*23—24—'
— Т23_24=26,5— 0,5=25.
Событие 22. Выходит одна работа 22—23: /™_23 = 22= ^22—23 "—
— r22-23=26 — 2=24-
Событие 21. Выходит одна работа 21—22: 22 = ^20—21~ ^2°—22—
Т’г/—22 = 24 1=23.
Событие 20. Выходит одна работа 20—21: t2O—2i=^’is—2O~ ^0—21 —
— Г 20—21 = 22> 4 = 19.
Событие 18. Выходит одна работа 18—20: t™_20~ ^17—1з=^18—20~~
— Т18— 20=Ш 3=16.
Событие 17. Выходит одна работа 17—18: t^_Js=tg2_17=t™_ls —
— Т 17_!8—1б 2 = 14.
Событие 9. Выходит одна работа 9—17: t^_17= t^_g= t^_I7 — TS_I7 —
= 14—0,5=13,5.
Поздние начала работ для событий 16, 15, 14 и 8, а также 6, из которых
выходит по одной работе, определяют аналогично ранее сказанному и они будут
равны соответственно: 14, 13, 10, 9, 5 и 15, 5.
Событие 4. Выходяз три работы 4—8, 4—9 и 4—10. При расчете полу-
чены три значения позднего начала работ: 9,5 — 3=6,5 (по отношению к
87
выходящей работе 4—8); 13,5—1 = 12,5 (по отношению к выходящей работе 4—9) и
15,5—-1 = 14,5 (по отношению к выходящей работе 4—10). Минимальное ид этих
значений (6,5) следует принимать за позднее окончание входящей работы 2—4.
Пользуясь той же методикой, находим поздние начала выходящих из всех
событий работ (или поздние окончания входящих работ). Определив сроки (ран-
ние и поздние') начала и окончания работ, приступаем к определению полного
резерва времени для каждой из работ, т. е. времени, на которое можно увели-
чить продолжительность работы (или перенести срок ее начала), не изменив
позднего срока начала последующей работы.
Полный резерв времени определяем по формуле — /РД-.
Например, резерв времени — 3=0 для работы 0—Г, для работы
1—2 (;^г=5,5 — 5=0,5; для работы 1—3 (;^3=6,5 — 4=2,5; для работы 1—6
6 = 26—-3,5= 22,5; для работы 2—4 <^“4=6,5 —6=0,5 и т. д.
Результаты подсчета полного резерва заносим в соответствующий столбец
табл. 3.
Нахождение критического пути. Проведенные расчеты не позволяют найти
критический путь, поскольку на нем должны находиться работы, у которых ран-
ние и поздние сроки их начала (или окончания) совпадают.
Из сетевого графика (см. рис. 71) видно, что критический путь проходит
через работы 0—1, 1—3, 3—5, 5—7, 7—4, 4—8, 8—14, 14—15, 15—16, 16—17,
17—18, 18—20, 20—21, 21—22, 22—23, 23—24, 24—25, 25—26 (эти работы вы-
делены на чертеже более толстыми линиями).
Общая продолжительность работ на критическом пути составляет ТКР=
=7(?_j+7;_s+T3_5+T£_7+7’ 7_4+T4_s+T8_14+T t4_15+T I5_ts+T ie_I7+
+7'/7—/8+^'/8—2<?+7'20—2/+^2/—22+^22—2з+^23—24+^24—2.5+^25—26 = 3+
+1+2+0,5+0+3+0,5+3+1+0+24-3+4+1+2+0,5+1+1 =28,5 дней.
В дальнейшем необходимо сопоставить, соответствует ли полученный при
расчете срок (28,5 дней) на прокладку кабельной линии заданному ограничению.
Таким заданным ограничением может быть продолжительность работ, предусмот-
ренная на монтаже кабельной линии общим планом монтажных работ на данном
объекте.
Поэтому, составляя сетевой график на конкретный вид работ (в данном
случае монтаж кабельной линии), необходимо согласовать его с указанным
общим планом работ. Если длительность работ по монтажу кабельной линии
выходит за пределы заданного ограничения, т. е. больше, чем предусмотрено
планом монтажвых работ, следует привести полученный сетевой график в соот-
ветствие с заданным ограничением (произвести оптимизацию сетевого графика).
Это можно сделать, сократив длительность выполнения отдельных последо-
вательных работ, выполняя их параллельно либо путем добавления или пере-
распределения ресурсов. При этом в первую очередь нужно перепланировать
работы, лежащие на критическом пути и особенно требующие большой затраты
времени.
Замена последовательного выполнения отдельных видов работ параллель-
ным была уже проведена при упорядочивании предварительного сетевого гра-
фика (работы между событиями 17 и 18 по прокладке кабеля иа трех участ-
ках трассы выполняются параллельно, что позволяет сэкономить 2 дня).
Для перераспределения ресурсов следует обратить внимание на работы,
имеющие большой резерв, и за счет их увеличить ресурсы для ускорения
работ, лежащих на критическом или близком к нему (подкритическом) пути.
И в дальнейшем после оптимизации сетевого графика руководители работ
должны сосредоточить внимание и имеющиеся ресурсы на выполнении работ,
лежащих на критическом пути.
Обычно работы по составлению сетевого графика заканчивают опреде-
лением календарных сроков выполнения работ и составлением оперативио-
производственного задания.
Календарные сроки определяют, зная их продолжительность и пользуясь
обычным календарем. Если единицей измерения является не рабочий день,
как в пашем примере, а неделя (месяц), то для определения календарных
88
сроков выполнения работ надо составить шкалу времени, в одну строку кото-
рой следует занести номера по порядку недель (месяцев), а в другую — соот-
ветствующие даты начала недели (месяца). Пользуясь такой шкалой времени,
нетрудно определить календарные сроки выполнения работ и занести их в
сетевой график.
Оперативно-производственное задание составляют в виде таблицы, в ко-
торой указаны наименования работ, номера двух событий, с которого работа
начинается и па котором заканчивается, плановые даты начала и оковчания
работ, плановая продолжительность. Полезно также указать нарастающий
процент готовности монтируемого объекта. В оперативно-производственные за-
дания могут не включаться работы, имеющие значительные резервы времени.
§ 11. Производство электромонтажных работ
Организация и проведение электромонтажных работ опреде-
ляются характером монтируемого объекта (жилые и культурно-
бытовые здания, промышленные объекты, электрифицированный
транспорт, энергетические комплексы) и видом монтируемой элек-
троустановки или ее участка (электропроводка, кабельная линия,
воздушная линия, распределительные устройства, цеховая элек-
тросеть, заземляющее устройство и др.).
Например, при проведении электромонтажных работ в жилых
и культурно-бытовых зданиях объем и качество выполняемых
работ зависят от степени заводской готовности под электромон-
таж стеновых панелей и панелей перекрытий, выпускаемых заво-
дами строительной индустрии.
Если при изготовлении стеновых панелей и перекрытий преду-
смотрены каналы для проводов и гнезда под электроустановоч-
ные аппараты, то производительность и качество электромонтаж-
ных работ значительно повышаются и ускоряется ввод в эксплуа-
тацию строящихся объектов. Кроме того, большая часть работ
переносится в МЗУ монтажных управлений.
При монтаже распределительных устройств на объект посту-
пает оборудование (комплектные распределительные устройства)
высокой степени заводской готовности. Большое значение при
этом имеет умелая организация работ в монтажной зоне.
В частности, учитывая большие массы и габариты комплект-
ных распределительных устройств, необходимо особое внимание
обратить на подъемно-транспортные средства для транспортиро-
вания и монтажа оборудования.
При монтаже кабельных линий основной объем работы при-
ходится выполнять в монтажной зоне (подготовка трассы, про-
кладка кабелей, монтаж соединительных и концевых муфт).
Поэтому большое значение имеет оснащение этих работ механиз-
мами для прокладки кабелей, подъемно-транспортными средст-
вами для доставки в монтажную зону барабанов с кабелями, раз-
личными приспособлениями и инструментами для монтажа муфт.
Монтаж электропроводок в жилых и культурно-бытовых зда-
ниях. Заготовку узлов электропроводок выполняют на технологи-
ческой линии в МЗУ монтажного управления (рис. 72).
Контейнеры 14 с монтажными узлами перевозятся на монти-
89
1
Рис. 72 Технологическая линия заготовки узлов электропроводки:
1 — шкаф-стеллаж для хранения бухт проводов, 2 — вертушка для размотки провода с бухт,.
3 — механизм мерной резки проводов, 4 — механизм для намотки в бухты отрезков проводов,
5 — карусельный накопитель, 6 — механизм для снятия изоляции и загибания колец на кон-
цах проводов, 7 — карусельный накопитель, 8 — механизм для скрутки жил проводов,
9— стол для сборки монтажного узла, Ю—стол-накопитель монтажных узлов, 11—сва-
рочный пост, 12— стол проверки правильности сборки монтажных узлов, качества сварки,
комплектования и маркировки, 13 — шкаф для готовой продукции, 14 — контейнер
руемый объект, где выполняют затяжку проводов в каналы, уста-
новку н подключение соответствующих электроустановочных
аппаратов. Для типовых серий жилых зданий разработаны тех-
нологические карты, определяющие последовательность операций,
маршруты переходов из одних помещений в другие, инструмент
и приспособления.
Существует два метода монтажа электропроводок в жилых
и культурно-бытовых зданиях: узловой и лучевой.
При узловом методе схему монтажного узла выполняют в
МЗУ, для чего технологическую линию (см. рис. 72) оборудуют
сварочным постом 11, а подключение установочных электроаппа-
ратов (штепсельных розеток и выключателей) — непосредственно
на монтируемом объекте. При этом провода в каналы протаски-
вают от распаечной коробки (узла) к соответствующим коробкам
для установки электроустановочных аппаратов.
При лучевом методе в МЗУ выполняют подключение электро-
установочных аппаратов к заготовленным проводам, а на монти-
руемом объекте эти провода (лучи) протаскивают от коробок
для соответствующих электроустановочных аппаратов к распаеч-
ной коробке, в которой осуществляют соединение проводов (сбор-
ку схемы). При этом в технологическую линию МЗУ вводят
90
механизмы для образования колец на концах проводов .и подклю-
чения этих концов к электроустановочным аппаратам.
На монтируемый же объект в контейнере вместе с заготови-
тельными отрезками проводов, подключенными к электроустано-
вочным аппаратам, доставляют специальные универсальные кле-
щи для соединения проводов в гильзах ГАО, гильзы ГАО, кварце-
вазелиновую пасту и изолирующие колпачки, а также монтаж-
ные платформы ПМ-800 или ПМ-600, с которых электромонтаж-
ник может выполнять работы.
Лучевой метод монтажа электропроводок признан более про-
изводительным и перспективным по сравнению с узловым, однако
для получения свойственных ему высоких технологических пока-
зателей требуется особенно четкая организация работ на всех
стадиях монтажа и высокая степень заводской готовности стено-
вых панелей под электромонтаж.
Монтаж цеховых электрических сетей. Этот монтаж выпол-
няют в основном шинопроводами в закрытом и защищенном ис-
полнении (магистральными ШМА, распределительными ШРА и
др.) изолированными проводами в стальных и пластмассовых
трубах, на лотках и в коробах, кабелями, прокладываемыми по
кабельным конструкциям, непосредственно по строительным осно-
ваниям на лотках и в коробах.
Наиболее надежными являются шинопроводы, комплектно
поставляемые заводами в виде отдельных секций (прямых, угло-
вых, тройниковых, присоединительных и др.).
Прямые секции выпускают длиной в среднем 3 м (в зависи-
мости от типа шинопровода длина секций может быть меньше или
больше).
Монтаж шинопроводов может выполняться путем сборки не-
посредственно на подготовленной трассе из секций, поставляемых
заводами, сборки укрупненными блоками (плетьми) по 9—12 м,
собранными из нескольких секций в МЗУ или непосредственно в
монтажной зоне.
Причем заводом предусматриваются болтовые соединения сек-
ций шинопроводов. Однако в практике монтажа широко приме-
няют сварные соединения, выполненные электрической дугой,
плавящимся электродом в среде защитного газа (аргона). Для
этого в МЗУ или непосредственно в монтажной зоне оборудуют
технологическую линию, включающую сварочные посты, кантова-
тель, кондукторы для сварки стыков шин шинопроводов.
Большое распространение в цеховых электросетях получили
открыто проложенные изолированные провода и кабели. Опор-
ными конструкциями для них являются лотки, короба и сборные
кабельные конструкции, поставляемые заводами, причем лотки и
короба предназначены для изолированных проводов и голых (не-
бронированных) кабелей небольших сечений (до 10—16 мм2), а кабе-
ли больших сечений прокладывают по сборным кабельным конст-
рукциям или непосредственно по строительным основаниям (сте-
нам, перекрытиям).
91
В последние годы широко применяют проводки в пластмассо-
вых, особенно винипластовых трубах.
Пластмассовые трубы просты в обработке, обладают хороши-
ми изоляционными свойствами, стойки по отношению ко многим
агрессивным средам, в них легко затаскивать провода. Если поли-
этиленовые и пропиленовые трубы пригодны только для скрытой
прокладки, то винипластовые используют и для открытой про-
кладки.
В настоящее время монтаж трубных проводок требует значи-
тельных работ в МЗУ (мерная резка труб, изготовление угловых
элементов, раструбов и крепежных элементов, комплектация).
Изгибание и выполнение раструбов требует предварительного
нагрева, для чего применяют электрические печи, оборудованные
терморегуляторами. Механическую обработку труб можно вести
на любых металло- и деревообрабатывающих станках.
По мере расширения производства пластмассовых труб с
нормализованными элементами (углами, муфтами, тройниками,
скобами и коробами) монтажные организации в большем
объеме будут выполнять работы в монтажной зоне, что спо-
собствует росту производительности труда и улучшению качества
работ.
Монтаж кабельных линий. Этот вид работ по своей специфике
до настоящего времени не удалось организовать индустриаль-
ными методами, т. е. перенести основную часть работ на заводы
и в МЗУ монтажных управлений.
По существу почти все работы по монтажу кабельных линий
(подготовка трассы, прокладка кабелей, монтаж соединительных
и концевых муфт и др.) выполняют в монтажной зоне.
В отдельных случаях проводится стендовая заготовка кабелей
в МЗУ (мерная резка, монтаж концевых заделок и намотка на
инвентарный барабан), для чего в ряде монтажных управлений
были оборудованы соответствующие технологические линии. При
этом ощутимый эффект можно получить только для узкой номен-
клатуры кабелей в отдельных частных случаях проектных реше-
ний, например, когда от воздушной линии отходит множество
кабельных отпаек небольшой длины (15—20 м) и сечения с кон-
цевой муфтой на каждом конце. Другим примером может слу-
жить петлевая сеть низкого напряжения, включающая множе-
ство кабельных перемычек длиной 20—30 м каждая, которые
заканчиваются сухими заделками.
При планировании и организации кабельных работ следует
предусмотреть возможность стендовой заготовки кабелей.
Тот факт, что большую часть объема работ по монтажу ка-
бельных линий приходится выполнять в монтажной зоне, требует
тщательной подготовки к этим работам, начиная с разработки
плана производства работ (ППР). Необходимо на месте ознако-
миться с трассой, по которой будет проложена кабельная линия,
тщательно осмотреть все переходы или обходы через препятствия,
транспортные и технические коммуникации, проверить специфи-
92
кацию на кабели и соответствующие материалы, а также смету
на сооружение кабельной линии.
Кабельные линии могут прокладываться непосредственно в
грунте, в каналах, тоннелях, коллекторах, по технологическим эста-
кадам и путепроводам. Во всех этих случаях монтажу кабель-
ной линии предшествуют строительные работы (например, уст-
ройство кабельного тоннеля или коллектора).
Законченность и качество этих строительных работ во многом
определяет качественное проведение работ по монтажу кабель-
ных линий. Особое внимание следует обратить на подготовку и
широкое использование механизмов для транспортировки, рас-
катки и укладки кабелей и средств малой механизации при креп-
лении кабелей и монтаже кабельных муфт.
Все заготовительные работы при изготовлении деталей креп-
ления кабелей, маркировочных бирок, кабельных конструкций,
инвентарных приспособлений должны выполняться в МЗУ.
Необходимо тщательно разработать и вопросы организации
работ, подготовки рабочих мест, расстановки рабочих как при
прокладке кабелей, так и выполнении монтажа муфт, доставки
электромонтажников, инструмента и материалов к месту выпол-
нения работ и др.
Перечень работ, последовательность их выполнения и средства
механизации при монтаже кабельной линии определяются видом
прокладки (в грунте, по эстакаде, в тоннеле), маркой кабеля и
числом параллельно прокладываемых кабелей, условиями, при
которых осуществляется монтаж (в частности, климатическими).
Работы по монтажу кабельной линии по эстакаде в общих
чертах освещены ранее, при рассмотрении сетевого планирова-
ния.
При монтаже кабельной линии в грунте барабаны с кабелем
развозят по трассе на расстояние друг от друга, определяемое
длинами кабелей на барабанах, для чего пользуются кабельными
транспортерами, грузовыми машинами, оборудованными лебед-
кой для погрузки и разгрузки барабанов с кабелями или авто-
погрузчиками. После этого барабаны устанавливают на кабель-
ных домкратах, например ДК-3 с тормозом ТКБ, затем разма-
тывают кабель и укладывают на подготовленное дно траншеи.
Раскатку можно вести с барабана, установленного с одной
стороны траншеи, по раскаточным роликам (линейным на прямых
участках трассы и угловым в местах поворота) с помощью лебед-
ки. В ряде случаев для раскатки кабеля целесообразно исполь-
зовать трубоукладчик (рис. 73).
После укладки кабелей в траншею приступают к монтажу
соединительных и концевых муфт. Затем траншеи закрывают,
предварительно засыпав уложенный кабель небольшим слоем (но
не менее 100 мм) мелкой просеянной земли и предусмотрев за-
щиту кабелей от механических повреждений (например, прикрыв
их поверх засыпки красным кирпичом). Силикатный кирпич при-
менять для этой цели нельзя. Далее производят испытание
93
смонтированной кабельной линии повышенным напряжением и
включают под рабочее напряжение.
Монтаж распределительных устройств и подстанций. Эти ра-
боты характеризуются наиболее высокой степенью индустриали-
зации.
Рнс. 73. Раскатка кабеля с трубоукладчика с применением
специальной траверсы
Заводы выпускают разнообразные комплектные распредели-
тельные устройства пропускной мощностью до нескольких тысяч
киловольт-ампер на напряжение выше 1000 В для закрытых поме-
щений (КРУ), для установки на открытом воздухе (КРУН), ком-
плектные трансформаторные подстанции (КТП), щиты управле-
ния и автоматики и множество типов силовых щитов и сборок на
напряжение до 1000 В.
Эти устройства имеют полную заводскую готовность, а монтаж
их сводится к сборке из отдельных панелей, блоков и узлов за-
водского изготовления и подключения к ним питающих и отходя-
щих линий (кабельных или воздушных) и проведению пусконала-
дочных работ.
При монтаже этих распределительных устройств и подстанций
следует предусмотреть средства для доставки отдельных ячеек
или блоков (масса которых может достигать нескольких тонн),
их подъема и установки.
04
Рис. 74. Тележка для перевозки ячеек КРУ
К таким средствам относят несложную тележку для перевозки
КРУ (рис. 74), тележку для перевозки шкафов и блоков с само-
погрузкой (рис. 75) и приспособления с ручной лебедкой для
подъема шкафов КРУ (рис. 76).
Электроизмерительные приборы, реле защиты и автоматики и
другие вторичные аппараты, а также приборы, требующие регули-
ровки, надо сразу же после поступления соответствующих ячеек
КРУ, блоков КТП и панелей щитов направлять в лабораторию
пусконаладочного участка для их проверки и испытания.
К моменту установки указанных ячеек, панелей и блоков эти
вторичные аппараты и приборы будут проверены и могут быть
установлены на свои места.
Даже при монтаже мощных энергетических объектов, где обо-
рудование из-за громоздкости и большой массы поступает в-
95
монтажную зону отдельными единицами, все остальные элементы
поступают в виде блоков и комплектов (щиты управления, сигна-
лизации, автоматики, силовые щиты и сборки на напряжение до
1000 В, гибкие и жесткие комплектные шинопроводы и даже ко-
роба для прокладки силовых и контрольных кабелей, укомплек-
тованные кабельными конструкциями, отводами для ввода и вы-
вода кабелей).
Контрольные вопросы
1. Как организуется производство электромонтажных работ в две стадии
и в чем преимущества такой организации?
2. В чем сущность сетевого планирования и что представляет собой сетевой
график?
3. Чем отличается лучевой метод монтажа электропроводок от узлового,
каковы его преимущества?
4. Какие проводки выполняют в цехах промышленных предприятий?
5. Как организуют монтаж кабелей по эстакадам?
6. Чем характеризуются работы при монтаже распределительных устройств
и подстанций?
Глава III ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПУСКОНАЛАДОЧНЫХ РАБОТАХ
§ 12. Задачи и структура наладочной организации
Пусконаладочные работы — завершающая часть электромон-
тажных работ и имеющая большое значение в общем комплексе
строительства и монтажа электроустановок.
Правильная организация пусконаладочных работ способствует
повышению качества электромонтажных работ в целом и позво-
ляет ускорить ввод в действие смонтированных объектов.
Объем и номенклатура наладочных работ и основные техни-
ческие требования, предъявляемые к смонтированным электро-
установкам, сдаваемым в эксплуатацию, определяются ПУЭ, где
приведены объемы и нормы приемо-сдаточных испытаний электро-
оборудования (в дальнейшем «объем и нормы»).
Весь объем наладочных работ можно разделить на следующие
основные группы:
анализ проектных материалов (при рассмотрении принципи-
альных и монтажных схем) и ознакомление с заводской докумен-
тацией основного электрооборудования;
проверка и испытание электрооборудования до поступления
его в монтажную зону;
проверка и испытание вторичных приборов и аппаратов в
лаборатории;
проверка правильности монтажа первичных и вторичных
цепей;
проверка и испытание смонтированного электрооборудования;
поэлементное опробование смонтированной электроустановки;
комплексное опробование и пусковые испытания смонтирован-
ной электроустановки;
включение смонтированной электроустановки в работу;
оформление и сдача заказчику технической документации
(исполнительных схем, протоколов испытаний электрооборудова-
ния и др.).
Очевидно, выполнение указанных работ можно обеспечить
специализированной монтажной организацией—наладочным уп-
равлением, входящим в состав монтажного треста и обслуживаю-
щим все монтажные управления этого треста.
Наладочное управление должно быть укомплектовано высоко-
квалифицированными специалистами, включая инженерно-техни-
ческий состав и специально обученных электромонтажников-на-
ладчиков.
Наладочное управление должно располагать современной из-
мерительной аппаратурой как общего назначения (для измерения
электрических и магнитных величин, проверки временных харак-
теристик), так и специального (приборы для определения увлаж-
7 Заказ 333
97
ненности изоляции электрических машин и трансформаторов, для
отыскания места повреждения в кабельных и воздушных линиях
электропередачи и др.), а также иметь оборудованные соответст-
вующим образом передвижные лаборатории (в автомобилях,
автоприцепах, в некоторых случаях в железнодорожных вагонах).
Бригады
Рис. 77. Структура наладочного управления
Следует иметь в виду, что после окончания всех электромон-
тажных работ сроки простоя смонтированного оборудования для
проведения соответствующих проверок, испытаний и измерений
должны быть сокращены до минимума. Необходимо исключить
вывод из строя оборудования в процессе испытаний на этом
последнем этапе.
Для этого наладочное управление должно быть высокоорга-
низованным предприятием и располагать подразделениями, могу-
щими проводить тщательную подготовку производства наладочных
работ с тем, чтобы максимальный их объем можно было выпол-
нять в процессе ведения других электромонтажных работ и даже
до их начала.
Кроме того, для повышения оперативности и сокращения числа
командировок большинство участков наладочного управления
необходимо располагать непосредственно в районах деятельно-
сти соответствующих электромонтажных управлений и только
98
несколько из них, по проведению специальных видов наладочных
работ, размещать при наладочном управлении.
Для решения указанных задач наладочное управление должно
включать (рис. 77) отделы (цеха) общеналадочных и специаль-
ных наладочных работ, производственно-технический отдел с
группой подготовки производства и технической библиотекой,
лабораторию с мастерской, группами проверки приборов и реле
и комплектования приборов.
Каждый участок общеналадочных работ, находящийся терри-
ториально при соответствующем электромонтажном управлении,
включает в свой состав несколько бригад из двух-трех человек,
возглавляемых инженером или техником. Число бригад и их
состав зависят от объема наладочных работ на объектах соответ-
ствующего монтажного управления, фронта этих работ и их
характера.
Отдел (цех) специальных наладочных работ включает ряд
бригад, которые находятся обычно при наладочном управлении,
причем каждая из них предназначена для проведения наладоч-
ных работ какого-либо одного характера (наладка сложных элек-
троприводов, сложных релейных защит, крупных электрических
машин, устройств диспетчерской автоматики и телемеханики
и т. п.).
В лаборатории хранят и комплектуют электроизмерительные
приборы для наладочных участков и отдельных бригад, проверя-
ют и ремонтируют эти приборы, ремонтируют испытательное обо-
рудование и изготовляют необходимые для наладочных работ
приспособления, в ряде случаев специальные приборы для отдель-
ных специфических видов измерений и испытаний.
§ 13. Организация наладочного участка
при монтажном управлении
Наладочные участки являются основными производственными
единицами наладочного управления, и каждый из них обязан
обеспечивать проведение пусконаладочных работ на всех объек-
тах, монтируемых монтажным управлением, при котором он орга-
низован.
Поэтому организации каждого наладочного участка должно
быть уделено серьезное внимание с учетом факторов, определяю-
щих его деятельность, основными из которых являются характер
монтируемых объектов и географические границы деятельности
соответствующего монтажного управления.
Рассмотрим два характерных примера, когда в одном случае
монтируемым объектом является тепловая электростанция (ТЭЦ),
а в другом — промышленные и гражданские сооружения одной
из областей.
ТЭЦ — это крупный энергетический комплекс, сосредоточенный
в одном месте. Для ведения очень большого объема электромон-
тажных работ при строительстве ТЭЦ требуются усилия целого
7* 99
а
монтажного управления. Следовательно, и географические гра-
ницы деятельности этого монтажного управления лежат в пре-
делах территории, отведенной под ТЭЦ, и ближайших окрест-
ностей.
В этом случае все подразделения монтажного управления
сконцентрированы в одном месте. Поэтому и соответствующий
наладочный участок наладочного управления должен распола-
гаться непосредственно на строящейся ТЭЦ.
Характер монтируемого объекта определяет и структуру нала-
дочного участка. Большими участками работ, которые могут про-
водиться широким фронтом, являются распределительные устрой-
ства (открытое главное и собственного расхода). Поэтому целе-
сообразно иметь две бригады для проведения наладочных работ
на этих участках. Каждая из бригад может включать 2—3 звена.
На тепловых электростанциях, особенно пылеугольных, уста-
новлено множество механизмов для приготовления и подачи топ-
лива, подготовки и подачи питательной воды, различные задвиж-
ки и заслонки. Эти механизмы приводятся в движение электро-
двигателями, следовательно, возникает необходимость создания
бригады по наладке электродвигателей собственного расхода.
В отдельных случаях полезно выделить бригаду по испыта-
нию изоляций электрооборудования распределительных устройств
и кабельных линий.
К основному оборудованию ТЭЦ относят синхронные генера-
торы и силовые трансформаторы. Для их испытания также обычно
предусматривается бригада из числа работников наладочного
участка или командируется бригада из отдела специальных нала-
дочных работ.
В предпусковой и пусковой периоды наладочный участок
укрепляют бригадами по наладке сложных релейных защит и
устройств системной автоматики цеха специальных наладочных
работ.
Наконец, в состав наладочного участка должна входить груп-
па по проверке электроизмерительных приборов и реле.
Рассмотрим второй случай, когда монтируемыми объектами
являются промышленные и гражданские сооружения одной из
областей. .
Л^онтажное управление, находящееся обычно в областном
центре, ведет работы на множестве объектов, расположенных в
черте города и других городах в районах области, иногда удален-
ных на десятки или даже сотни километров от областного центра
и друг от друга. Кроме того, крайне разнообразны и монтируе-
мые объекты: заводы, относящиеся к разным отраслям промыш-
ленности, жилые и культурно-бытовые здания, городские электро-
сети и объекты городского электротранспорта. Все это сказыва-
ется и на организации наладочного участка при таком монтаж-
ном управлении. Поэтому возникает необходимость организовать
филиалы наладочного участка на строящихся крупных промыш-
ленных объектах.
100
Большими участками работ являются кабельные работы, мон-
таж цеховых электросетей с множеством цеховых подстанций и
распределительных пунктов, монтаж электрических двигателей
для множества рабочих машин, монтаж цеховых подъемно-строи-
тельных средств (мостовые краны, монорельсовые краны и др.).
Кроме того, часто приходится монтировать разнообразное элек-
тротехнологическое оборудование (электропечи, электросварочное
оборудование, оборудование гальванических цехов), а так-
же в ряде случаев оборудование со сложным электроприводом
(прокатные станы, сложные станки с программным управлением,
агрегатные станки и автоматические станочные линии).
В связи с этим наладочный участок должен включать бригады
по испытанию изоляции электрооборудования и кабельных линий
и располагать передвижными лабораториями в виде автобусов
или крытых автоприцепов, оснащенных испытательными установ-
ками и снабженных комплектом измерительных приборов, приспо-
соблений и защитных средств.
Необходимо иметь в составе наладочного участка также брига-
ды по наладке электропривода, наладке распределительных
устройств и цеховых подстанций.
В предпусковой и пусковой периоды при вводе крупных про-
мышленных объектов наладочные участки укрепляют бригадами
из отдела специальных наладочных работ по наладке сложного
электропривода, систем автоматики и телемеханикй в зависи-
мости от характера специальных видов наладочных работ на дан-
ном объекте.
§ 14. Материально-техническое оснащение
наладочного участка
Для нормальной организации и производства наладочных
работ должны быть выделены помещения, в которых могут хра-
ниться измерительные приборы и испытательная аппаратура, раз-
мещаться лаборатория для проверки и регулировки электроизме-
рительных приборов и аппаратуры релейной защиты и автома-
тики, а также ремонтироваться эти приборы и аппараты, выпол-
няться работа с проектной и отчетной документацией.
В зависимости от объема выполняемых электромонтажных
работ и, следовательно, объема наладочных работ общая площадь
помещений, выделяемых для наладочного участка, должна быть
от 85 до 150 м2 из расчета: 15—30 м2 —на помещение для хране-
ния приборов и испытательной аппаратуры; 35—50 м2 — на лабо-
раторию для проверки и регулировки электроизмерительных при-
боров и аппаратуры и аппаратуры релейной защиты и автомати-
ки, а также под мастерскую для их ремонта; 20—40 м2 — на поме-
щение для работы с проектной и отчетной документацией; 15—
30 м2 — на все вспомогательные помещения (для раздевалки, хра-
нения инструмента, инвентаря и защитных средств по технике
безопасности и др.).
101
В помещениях для хранения приборов и испытательной аппа-
ратуры необходимо установить соответствующие стеллажи,
шкафы.
В помещении для работы с проектной и отчетной документа-
цией должны быть письменные и чертежные столы, специальный
стол или откидная панель для работы со схемами и шкафы для
хранения документации.
В лаборатории для проверки и регулировки измерительных
приборов и аппаратуры релейной защиты и автоматики должны
быть установлены стенд для проверки измерительных приборов,
стенд для проверки и регулировки аппаратуры релейной защиты
и автоматики, шкафы и стеллажи для хранения измерительных
приборов и реле (проверенных и поступивших на проверку).
Мастерская для ремонта измерительных приборов и аппара-
туры релейной защиты и автоматики должна быть оснащена: ра-
бочими столами для ремонтного персонала; верстаками с соответ-
ствующими слесарным инвентарем и станочным оборудованием
(небольшие токарный и сверлильный станки, намоточный станок)
и приспособлениями; шкафами и стеллажами.
Основой материально-технического оснащения наладочного
участка являются необходимые для пусконаладочных работ из-
мерительные приборы и испытательное оборудование, а также
некоторый специальный инвентарь, приспособления, индивидуаль-
ные инструменты и защитные средства по технике безопасности.
Наладочному участку необходимы следующие приборы и ис-
пытательное оборудование:
1. Установка для испытания силового электрооборудования
повышенным напряжением постоянного и переменного тока, в
частности АИИ-70.
2. Аппаратура для отыскания места повреждения силовых ка-
бельных линий индукционным и акустическим методом.
3. Комплект приборов для определения степени увлажненно-
сти обмоток электрических машин и трансформаторов.
4. Мост для измерения диэлектрических потерь в изоляции
в комплекте с трансформатором напряжения и образцовым кон-
денсатором.
5. Испытатель вторичной коммутации.
6. Нагрузочные устройства на токи до 600 и до 2000—3000 А.
7. Регулируемый источник постоянного тока напряжением до
300 В на ток до 100—200 А.
8. Аккумуляторная батарея емкостью 40—60 А-ч на напря-
жение 6—12 В.
9. Лабораторные автотрансформаторы на 2, 9 и 20 А.
10. Нагрузочный реостат на напряжение 110/220 В и ток
100/50 А (например, конструкции ЦЛЭМ Мосэнерго).
11. Реостаты ползунковые 50—100, 200—500 и 1000—3000 Ом.
12. Мегомметры на 500, 1000 и 2500 В, в том числе с моторной
или выпрямительной приставкой для снятия абсорбционных
кривых.
102
13. Измеритель заземлений (например, МС-08).
14. Микроомметр (контактомер) с набором щупов.
15. Электронный осциллограф.
16. Электромеханический осциллограф.
17. Приспособление для снятия виброграмм выключателей.
18. Миллисекундомер.
19. Электросекундомеры.
20. Лабораторные измерительные трансформаторы тока до 600
и до 2000 А.
21. Переносные электроизмерительные приборы для измере-
ния силы тока, напряжения и мощности постоянного и перемен-
ного тока класса точности 0,5.
22. Ампервольтомметры.
23. Ламповый вольтметр.
24. Гальванометры.
25. Электростатические вольтметры на напряжение до 30 кВ.
26. Искровой вольтметр.
27. Вольтамперфазоиндикатор.
28. Фазорегуляторы.
29. Малогабаритные мосты (например, ММВ).
30. Мост постоянного тока, одинарный.
31. Мост постоянного тока, двойной или одинарный с четырех-
зажимной схемой по типу Р316.
32. Устройство для проверки простых защит.
33. Частотомер 45—55 Гц.
34. Магазин сопротивлений.
35. Комплект термопар с милливольтметром.
36. Тахометры.
Кроме того, необходимы следующее вспомогательное обору-
дование, приспособления и инвентарь:
1. Телефонные трубки.
2. Трансформаторы безопасности с переносными светильни-
ками.
3. Магниты для закрепления схем на металлических панелях.
4. Индикаторы низкого напряжения.
5. Указатели напряжения выше 1000 В.
6. Токоизмерительные клещи для установок напряжением до
1000 В и выше.
7. Щупы, струбцины и другие средства для подключения про-
водов от приборов к испытываемому оборудованию.
8. Изолированные гибкие проводники разной длины с нако-
нечниками для сборки схем при измерениях и испытаниях элек-
трооборудования.
9. Кабели в резиновом шланге с медными многопроволочными
жилами (например, ШРПС).
10. Переносные складные столы, стулья, платформы.
11. Защитные средства по технике безопасности.
12. Наборы ручного электромонтажного инструмента с изоли-
рованными ручками (плоскогубцы, отвертки, кусачки, нож и др.).
103
13. Наборы инструмента для ревизии механической части
реле и приборов (плоскогубцы, отвертки, плоские и торцовые
ключи, пинцеты, воронило, лупы часовые и др.).
14. Нормальные фонари (батарейные или электродинамиче-
ские).
15. Пробники для контроля целости электрических цепей, при-
боров и аппаратов.
16. Рубильники и автоматы.
Наконец, каждый наладочный участок должен быть обеспечен
необходимыми для ремонта приборов и аппаратуры релейной за-
щиты и автоматики запасными частями и материалами.
По всем видам проверок и испытаний электрооборудования,
встречающихся при пусконаладочных испытаниях, должны быть
бланки протоколов, инструкций и директивные материалы.
§ 15. Основные критерии
состояния электрооборудования
Ответственным этапом при пусконаладочных работах являют-
ся оценка состояния проверяемого электрооборудования и состав-
ленные на ее основании заключения о пригодности (или непри-
годности) его к эксплуатации.
«Объем и нормы» предусматривают необходимые проверки,
измерения и испытания для различных видов электрооборудова-
ния, составляющих электроустановки, и устанавливают основные
критерии (показатели) годности этого электрооборудования к
эксплуатации.
Эти критерии можно разделить на два вида: абсолютные и
относительные.
Абсолютные критерии четко определяют признаки при провер-
ке и значения физических величин при измерениях или испыта-
ниях, по которым можно судить о пригодности (или непригод-
ности) проверяемого электрооборудования к эксплуатации.
Приведем несколько примеров.
Пример 1. Если при внешнем осмотре (проверке) трансформатора обнару-
жены разбитые вводы (изоляторы) или течь масла, то это те признаки, по кото-
рым трансформатор нельзя признать годным к эксплуатации.
Пример 2. Вновь вводимая кабельная линия напряжением 10 кВ должна
выдержать приложенное к ней испытательное постоянное напряжение 60 кВ
в течение определенного времени. Если п'ри этом испытании кабель будет про-
бит, очевидно, он непригоден к эксплуатации.
Пример 3. Устройство защитного заземления электроустановки напряжени-
ем выше 1000 В с током замыкания на землю больше 500 А нельзя признать
годным к эксплуатации, если при измерении сопротивление его растеканию тока
оказалось больше 0,5 Ом.
В «объеме и нормах» приведены также абсолютные критерии
состояния изоляции, контактных соединений допустимых темпера-
тур токоведущих частей и обмоток электрических машин и аппара-
тов, временных характеристик выключателей и др.
Относительные критерии состояния проверенного оборудова-
104
ния основываются на сравнении данных измерений некоторых
электрических величин во время пусконаладочных испытаний с
данными измерений тех же величин, полученных раньше, напри-
мер, при заводских испытаниях или на основании рравнения дан-
ных измерений, выполненных при пусконаладочных работах на
однотипном оборудовании.
Такими критериями часто приходится пользоваться при ана-
лизе характеристик электрических машин и трансформаторов, а
также при измерении сопротивления изоляции. Например, если
сопротивление изоляции электрической машины оказалось не-
сколько ниже нормы, но осталось таким же, каким было при ранее
проводимых испытаниях (в частности, при заводских), можно сде-
лать вывод, что изоляция этой машины после ее изготовления не
была повреждена и по этому критерию машина может быть вклю-
чена в работу.
Если ток холостого хода нескольких однотипных трансформа-
торов напряжения одинаково превышает допустимый, можно сде-
лать вывод, что это связано не с повреждениями, препятствую-
щими включению трансформаторов напряжения в работу, а с
применением в этой партии трансформаторов напряжения другой
стали для магнитопровода.
В отдельных случаях в процессе пусконаладочных работ при-
ходится расширять объем испытаний по сравнению с предусмот-
ренным (например, при испытании нетипового оборудования,
установлении возможности работы его в режимах, отличных от
паспортных и др.). Тогда работы необходимо проводить по спе-
циальной программе, составленной проектирующей организацией
или заводом-изготовителем с участием представителя наладочной
организации.
Такая программа должна быть утверждена заказчиком. Окон-
чательное заключение о возможности включения электроустанов-
ки в эксплуатацию дается на основании комплексного ее опробо-
вания в работе.
§ il6. Техника безопасности при проведении
наладочных работ
Работы в электроустановках связаны с повышенной опас-
ностью для монтажного персонала и должны выполняться при
условии строгого соблюдения правил техники безопасности.
При проведении пусконаладочных работ следует иметь в виду,
что наладчикам приходится проверять и испытывать новое обору-
дование, не только подводя к нему рабочее напряжение, но и
испытательное напряжение, значительно превышающее рабочее.
Кроме того, надо учитывать, что испытание часто проводят в
монтажной зоне, где могут находиться монтажники и строители,
не обученные работам в действующих электроустановках. На-
конец, электромонтажник-наладчик в ряде случаев может нахо-
105-
литься один в действующей электроустановке, например, при про-
звонке вторичных цепей, а не в составе бригады.
Поэтому электромонтажник-наладчик должен твердо знать
общие и специальные правила техники безопасности, проходить
1 раз в 2 года медицинское освидетельствование, периодически не
реже 1 раза в 3 года проходить проверку знаний по технике безо-
пасности в объеме не ниже IV—V квалификационной группы для
электромонтажников-наладчиков 5—6-го разрядов и III квалифи-
кационной группы для электромонтажников-наладчиков низших
разрядов. Кроме того, электромонтажник-наладчик должен уметь
пользоваться защитными средствами и оказывать первую меди-
цинскую помощь пострадавшему при электрической травме или
других ее видах.
Из общих правил по технике безопасности следует помнить
следующие:
рабочее место должно быть хорошо подготовлено, достаточно
освещено, допускать свободу перемещений;
ямы и канавы в местах прохода, а также отверстия в между-
этажных перекрытиях должны быть закрыты дощатым настилом
или ограждены прочными перилами высотой не менее 1 м;
при использовании такелажных приспособлений, например для
люлек, клетей должны быть ограждены во избежание падения
людей, инструмента, приборов, материалов;
электромонтажникам необходимо работать в касках;
работы на высоте до 2,5 м следует выполнять только со спе-
циально оборудованных лестниц или подмостей, а при большей
высоте —с лесов или специальных площадок и выше;
при работе на высоте проемы, боковые стороны подмостей,
перемещения тяжелых испытательных установок, надо привле-
кать опытного такелажника;
нельзя стоять под грузом, перемещаемым кранами или дру-
гими подъемными механизмами;
оборудуя рабочее место, следует убедиться, что выполняемые
поблизости строительные и монтажные работы не создают опас-
ной обстановки;
запрещается выполнять какие-либо испытания, связанные с
подачей напряжения на оборудование, шины, кабели, воздушные
линии и вторичные цепи от любого источника напряжения, даже
от мегомметра, когда на них работают люди;
подавать напряжение на испытываемое оборудование или
участок электроустановки можно только с разрешения лица, от-
ветственного за работы на этом участке, после того, когда все
люди будут удалены с указанного участка или оборудования и
приняты меры, исключающие проникновение туда кого-либо.
Особого внимания требует работа в действующих электроуста-
новках, которую нередко приходится выполнять наладчикам.
Действующими считают не только установки, находящиеся
полностью или частично под напряжением, но и установки, с
которых напряжение полностью снято, однако может быть
106
подано коммутационными аппаратами, а также установки, имею-
щие незапертый вход к устройствам, находящимся под напря-
жением.
Все наладочные работы в действующих электроустановках
должны выполняться только по письменному распоряжению (на-
ряду) не менее чем двумя лицами, одно из которых имеет
IV—V группу по технике безопасности, а второе не ниже
III группы.
Каждая бригада наладчиков на монтируемом объекте должна
иметь инвентарь и защитные средства для осуществления техни-
ческих мероприятий по технике безопасности: диэлектрические
перчатки; заземляющие штанги; индикаторы напряжения; изоли-
рующие клещи для предохранителей; защитные очки; аптечку;
трансформатор безопасности с вторичным напряжением 12 В и
переносной лампой на это напряжение.
Каждый наладчик должен твердо знать правила безопасности
при работах в действующих электроустановках напряжением до
1000 В; правила пользования переносными измерительными при-
борами и правила безопасности при испытании оборудования по4
вышенным напряжением;.
работы эксплуатационного характера в действующих электро-
установках напряжением до 1000 В (на сборках, щитах, в цепях
электродвигателей) могут вестись без наряда дежурным персо-
налом.
Ремонтные и наладочные работы можно выполнять только по
нарядам не менее чем двумя лицами, имеющими квалификацию
по технике безопасности не ниже III группы.
Для предупреждения подачи напряжения на отключенные
токоведущие части, где ведутся работы, на приводы коммутацион-
ных аппаратов вывешиваются запрещающие плакаты: «Не вклю-
чать! Работают люди», а между контактами этих аппаратов уста-
навливают прокладки из изоляционного материала. Сгорев-
шие предохранители следует заменять при снятом напря-
жении.
В устройствах напряжением 380 В и ниже, если невозможно
снять напряжение, допускается работа под напряжением, но обя-
зательно в диэлектрических перчатках и ботах, стоя на изоли-
рующем основании или резиновом коврике.
Соседние токоведущие части, находящиеся под напряжением,
и заземленные конструкции должны быть ограждены ширмами
из изоляционного материала, для чего можно использовать рези-
новые, коврики или электрокартон.
Запрещается пользоваться напильниками, ножовками, метал-
лическими метрами и другими подобными предметами. Работать
нужно только инструментом с изолированными рукоятками в
рубашке с опущенными и застегнутыми у кистей рукавами.
Исполнитель работ, указанный в наряде, должен иметь ква-
лификацию по технике безопасности не ниже IV группы.
Работы по наладке устройств вторичной коммутации и рас-
107
пределительном устройстве выполняются по наряду на общих
основаниях.
При работе в действующих цепях вторичных обмоток транс-
форматоров тока нельзя допускать их разрыва, а в цепях транс-
форматоров напряжения — их закорачивания между собой или на
землю.
При прозвонке контрольных кабелей одному из работников
разрешается находиться в РУ напряжением выше 1-000 В, если
он имеет квалификацию не ниже III группы. Лицам, проверяю-
щим вторичные цепи, запрещается выполнять какие-либо опера-,
ции первичными коммутационными аппаратами.
При пользовании переносными измерительными приборами в
первую очередь необходимо убедиться в их исправности. Присо-
единение и отсоединение переносных измерительных приборов,
добавочных сопротивлений, шунтов и измерительных трансфор-
маторов в устройствах выше 1000 В выполняют два лица, одно
из которых должно иметь квалификацию не ниже IV группы по
технике безопасности, а другое — III группы, причем напряжение
с первичных цепей должно быть снято.
При работе с трансформаторами напряжения сначала соби-
рают схему приборов на стороне низкого напряжения, а затем
коммутационными аппаратами подают напряжение к первичной
обмотке трансформатора.
Переносные приборы располагают так, чтобы можно было
снимать их показания, не приближаясь к частям, находящимся
под напряжением.
Работы по измерению сопротивления изоляции мегомметром
должны выполняться не менее чем двумя лицами, квалификация
одного из которых должна быть не ниже IV группы.
Участок электрической цепи, сопротивление изоляции которого
нужно измерить, должен быть отключен и подготовлен в соответ-
ствии с общими правилами.
Измерять сопротивление изоляции линий напряжением выше
1000 В можно только после получения от ответственного лица
телефонограммы (с обратной проверкой), подтверждающей, что
другой конец линии отключен выключателем. Запрещается изме-
рять сопротивление изоляции одной цепи двухцепной линии при
включенной второй цепи.
Кабель перед измерением сопротивления изоляции . после его
отключения следует разрядить, для чего гибкий медный провод-
ник сечением не менее 16 мм2 одним концом присоединяют к
шине защитного заземления, а затем с помощью изолирующей
штанги другим концом провода поочередно касаются всех жил
испытываемого кабеля, снимая заряд.
Поскольку после первого прикосновения отводится только
часть заряда, накопленного в кабеле, эту операцию следует
повторить несколько раз, пока при сближении проводника с жи-
лами кабеля перестанет появляться видимая искра или щелчок,
характерный при разряде.
.108
Перед выполнением измерений мегомметром надо исключить
возможность случайного прикосновения людей к испытываемому
оборудованию, выводам мегомметра и проводам, идущим от мегом-
метра.
Провода от мегомметра должны быть гибкими, иметь хорошую
изоляцию и наконечники с изолированными ручками.
При измерениях мегомметр и провода от него надо располо-
жить так, чтобы исключить возможность случайного прикосно-
вения работающего и проводов от мегомметра к частям электро-
установки, находящейся под напряжением. Части электроустанов-
ки выше 1000 В, находящиеся под напряжением, должны быть
надежно ограждены.
При проверке изоляции кабеля противоположный конец его
должен быть надежно огражден, а при необходимости назначают
наблюдающего, который не должен допускать приближения лю-
дей к испытываемому кабелю.
Испытывать силовое оборудование повышенным напряжением
могут специально обученные наладчики (не менее двух), один
из которых (производитель работ) должен иметь квалификацию
не ниже IV группы, а второй — не ниже III.
Место испытания, а также токоведущие части, к которым
будет подводиться испытательное напряжение, должны быть
ограждены, а при необходимости — выставлены наблюдающие.
При сборке испытательной схемы для подачи напряжения
следует использовать выключатель с видимым разрывом. На вре-
мя испытания у выключателя нужно поставить одного из членов
бригады, который будет включать и отключать его по указанию
руководителя. Корпуса испытательного и испытываемого обору-
дования должны быть надежно заземлены.
Перед подачей испытательного напряжения предупреждают
всех членов бригады словами «подаю напряжение», а затем по-
дают его. После этого запрещается вносить какие-либо измене-
ния в испытательную схему, проникать в зону испытания и даже
приближаться к ней.
При испытании линий (кабельных и воздушных) дополнитель-
но предусматриваются такие же меры безопасности, как и при
измерении сопротивления изоляции мегомметром.
Опробовать двигатель с приводимым механизмом необходимо
в присутствии представителя организации, монтирующей указан-
ный механизм. Перед опробованием должны быть проверены все
элементы, действующие на отключение двигателя, в том числе
кнопки аварийного отключения, находящиеся вблизи двигателя, а
также' защитные ограждения и связь корпуса электродвигателя с
контуром защитного заземления. Предварительно следует прове-
рить вращение электродвигателя вручную, краном или валопро-
воротным механизмом (если он имеется) и убедиться в отсутствии
заедания, только после этого по указанию представителя орга-
низации, монтирующей электродвигатель, приводимый механизм
включают и отключают.
109
Контрольные вопросы
1. Что входит в объем пусконаладочных работ?
2. Как организуются пусконаладочные работы в монтажных управлениях?
3. Как должно быть оборудовано помещение наладочного участка?
4. Какие приборы, аппараты и приспособления используют на наладочном
участке?
5. Как оценивают состояние электрооборудования (основные критерии)?
6. Перечислите основные меры по технике безопасности при выполнении
пусконаладочных работ.
7. Какие защитные средства применяют на наладочном участке?
Глава IV ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ
И МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
§17. Выбор измерительных приборов
и включение их в проверяемую
электрическую цепь
Рассмотрим простейшую электрическую цепь (рис. 78, а), в
которой нагрузка (сопротивление гн) подключена к зажимам
источника питания с напряжением U. Режим, работы этой цепи
характеризуется силой тока 1, протекающего по ней, напряжени-
ем U на нагрузке и мощностью Р. Для их измерения в проверяе-
мую цепь включены соответствующие электроизмерительные при-
боры: амперметр А и токовая катушка ваттметра IV последова-
тельно с нагрузкой, а вольтметр V и катушка напряжения ватт-
метра W— параллельно нагрузке (рис. 78, б).
Следует иметь в виду,
что только при правиль-
ном выборе электроизме-
рительных приборов и их
включении в проверяе-
мую цепь возможно с до-
статочной точностью из-
мерить соответствующие
величины.
При пусконаладочных
работах используют обыч-
но переносные приборы
класса точности 0,5—1 и
Рис. 78. Электрическая цепь:
а — без измерительных приборов, б — с включенными
приборами для измерения тока, напряжения и мощ-
ности
лишь в отдельных случа-
ях, например при измерении параметров и характеристик электриче-
ских машин, электроизмерительные приборы повышенной точно-
сти. Для измерения в цепях постоянного тока следует применять
магнитоэлектрические приборы., имеющие равномерную шкалу,
обладающие высокой точностью и стабильностью показаний и не
подверженные влиянию внешних магнитных полей. Для измере-
ния силы тока и напряжения в цепях переменного тока, как пра-
вило, используют электромагнитные приборы, а для измерения
мощности —электродинамические или ферродинамические ватт-
метры. Необходимо оценивать порядок измеряемой величины и
подбирать прибор на такой предел измерения, чтобы показания
его можно было снимать в конце шкалы или во второй ее поло-
вине.
Нужно помнить, что любой электроизмерительный прибор
имеет определенное электрическое сопротивление и, будучи вклю-
ченным в электрическую цепь, потребляет некоторую мощность.
Следовательно, включение электроизмерительных приборов в про-
Н1
веряемую электрическую цепь в какой-то мере изменяет ее пара-
метры и режимы, а сами измерительные приборы покажут не
действительные величины, определяющие режим работы прове-
ряемой цепи, а характеризующие режим работы уже другой элек-
трической цепи, образованной после включения в нее электроизме-
рительных приборов.
Допустим, что общее сопротивление амперметра и токовой
катушки ваттметра в электрической цепи (см. рис. 78) только на
порядок (в 10 раз) меньше сопротивления нагрузки га. Тогда
сила тока в этой цепи уменьшится за счет включения в нее при-
боров в 1,1 раза (почти на 10%). Такого же результата следует
ожидать в этом случае и от измерения силы тока в проверяемой
цепи, т. е. ошибка измерения составит 10% независимо от того,
какого класса точности будет взят амперметр. Особенно внима-
тельно следует относиться к подбору электроизмерительных при-
боров при измерениях в высокоомных цепях, например, в раз-
личных электронных схемах, сопротивление отдельных цепей ко-
торых составляет сотни тысяч и даже миллионы ом, в то время
как сопротивление многих магнитоэлектрических вольтметров на
пределе измерения 100—300 В составляет порядка 100 000 Ом, а
электродинамических приборов— 10000 Ом.
Таким образом, во избежание больших ошибок при измере-
ниях надо выбирать приборы с внутренним сопротивлением, по
крайней мере на два порядка (в 100 раз) меньшим для токовых
обмоток и большим для обмоток напряжения по сравнению с со-
противлением нагрузки проверяемой цепи.
При подборе приборов следует обращать внимание на услов-
ные обозначения на их шкалах, характеризующие как сами при-
боры, так и условия их эксплуатации.
§ 18. Характеристика переносных показывающих
электроизмерительных приборов общего назначения
дпя измерения напряжения,
силы тока и мощности
Магнитоэлектрические приборы (табл. 4) приме-
няют для измерений в цепях постоянного тока. Они надежны в
работе, позволяют получать измерения с большой точностью,
имеют равномерную шкалу, не подвержены влиянию магнитных
полей и колебаниям температуры окружающего воздуха. На ос-
нове этих приборов изготовляют приборы, предназначенные для
измерения в цепях переменного тока, снабжая их выпрямите-
лями или термопреобразователями.
Магнитоэлектрические приборы широко используют при обще-
наладочных работах, не требующих высокой точности измерения,
при специальных видах наладочных работ, связанных с опреде-
лением параметров отдельных видов оборудования, а также при
проверке других электроизмерительных приборов, при которых
требуется повышенная точность измерения.
112
Для расширения пределов измерения силы постоянного тока
применяет шунты. Последовательно с нагрузкой Н включают
шунт, а уже к нему подключают амперметр (рис. 79). Оче-
видно, зная сопротивление шунта гш, сопротивление обмотки
прибора гА, можно определить коэффициент К, показывающий,.
Рис. 79. Схема включения
амперметра с шунтом
Рис. 80. Схема вклю-
чения вольтметра с до-
бавочным резистором
во сколько раз возможно расширить предел измерения по току
из соотношения
A=IA + L
г ш
Если же известны коэффициент А и сопротивление обмотки
прибора, можно, пользуясь тем же соотношением, определить
сопротивление шунта. Например, требуется с помощью миллиам-
перметра на 50 мА, сопротивление обмотки которого 10 Ом, изме-
рить ток в 1 А. Коэффициент А=^^=20, тогда А—1=20—1 = 19 и
гш=—=0,526 Ом.
ш 19
Для расширения пределов измерения вольтметров на постоян-
ном токе применяют добавочные резисторы (рис. 80). Если вольт-
метр без добавочного резистора рассчитан на измерение напря-
жения до U В и имеет сопротивление гв Ом, то для измерения
напряжения в А раз большего необходимо, чтобы общее сопротив-
ление обмотки вольтметра и добавочного резистора было также
в А раз больше сопротивления обмотки вольтметра. Промыш-
ленностью выпускаются различные шунты (табл. 5) и добавочные
резисторы (табл. 6) для расширения пределов измерения прибо-
ров постоянного тока.
Электромагнитные приборы используют преимуще-
ственно для измерения в цепях переменного тока. Они надежны
в эксплуатации, просты по конструкции и недороги, а также
позволяют производить измерения при выполнении большинства
общеналадочных работ с достаточной точностью. Однако для
специальных наладочных работ, связанных с определением точ-
8 Заказ 333 113
Таблица 4
Характеристика магнитоэлектрических приборов /
Наименование и тип прибора Класс точно- сти Предел измерения Ток потребления и падение напряжения на приборе
Амперметр Ml 104 0,2 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150 мА 27; 55; 68; 80; 80; 80; 80 мВ
0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 А 85; 100; 100; 100; 140; 160; 230 мВ
45 мВ и 3 В 1 мА
Вольтметр Ml 106 0,2 45 и 75 мВ; 0,15; 0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 750 В 1 мА
3 мА 68 мВ
Милливольтметр Ml 105 0,2 45 и 75 мВ; 3 В 1 мА
Вольтамперметр Ml 107 0,2 45; 75; 150; 300; 750 мВ 1 мА
1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300; 600 В 1 мА
0,75; 1,5; 3; 7,5; 15, 30; 75; 150 мА 27; 55; 68; 80; 80; 80; 80; 80 мВ
0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 Л 85; 100; 100; 100; 140; 160; 230 мВ
Вольтамперметр Ml 108 0,2 45 и 75 мВ 1 мА
1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300 В 1 мА
0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15 и 30 А 85; 100; 100; 100; 140; 160; 230 мВ
Вольтамперметр Ml 109 0,2 0,15; 0,3; 0,6; 1,5; 6; 15; 60 мА 15; 45; 65; 65; 75; 75; 75 мВ
15; 30; 60; 150; 300;. 600; 1500 ; 3000 мВ 0,15 мА
Амперметр Ml04 0,5 0,015; 0,03; 0,075; 0,15; 0,3;0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 А 32—47 мВ 48—68 мВ 87—175 мВ
114
Продолжение табл. 4-
Наименование и тип прибора Класс точно- сти ! Предел измерения Ток потребления и падение напряжения на приборе
Милливольтметр Ml 05 0,5 45 мВ 75 мВ 150; 300; 750; 1500; 3000 мВ 4,5 мА 3,5 мА 3 мА
Вольтметр Ml06 0,5 45 и 75 мВ 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300; 600 В 4,5 и 3,5 мА соответст- венно 3 мА
Вольтамперметр М108 0,5 45 и 75 мВ 3; 15; 75; 150; 300 В 4,5 и 4 мВ соответст- венно 3 мА
0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 А 84—240 мВ
Микроамперметр' М109 0,5 50; 100; 500; 1000 мкА 81—780 мВ
10; 50; 200; 1000 мкА 49,5—490 мВ
Миллиамперметр Ml 09 0,5 2; 10; 50; 200 мА 27—200 мВ
Амперметр Ml09 0,5 1; 2; 5; 10 А 50 мВ
Милливольтметр Ml09 0,5 10; 50; 200; 1000 мВ 1 мА
45; 75; 150; 3000 мВ 1 мА
Вольтметр М109 0,5 7,5; 15, 30 В 3 мА
75; 150; 300 ; 600 В 3 мА
Микроамперметр М95 То же, с универсальным шунтом Р4 1,5 1,5 0,1; 1; 10 мкА (основные) 1; 10; 100 мкА (до- полнительные) Пределы измерения могут быть уве- личены в 5, 10, 50, 100 , 500 и 1000 раз
8*
115
Номинальные параметры шунтов
Таблица 5
Тип шунта Класс точности Номинальное падение напря- жения, мВ Номинальный ток, А
Р81 о,1 45 15—30—75 мА; 0,15—0,3—0,75; 1,5—3; 7,5—15; 30
Р114/1 0,1 45 75; 150; 300
75РИ 0,2 75 Двухпредельные: 0,3—0,75; 1,5—7,5; 15—30; однопредельные: 75; 150
75ШС 0,5 75 5; 10; 30; 50
75ШСМ 0,5 75 75; 100; 150; 200; 300 ; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 7500
100ШС 0,5 100 2000; 3000; 4000; 5000; 6000
Таблица 6
Номинальные параметры добавочных резисторов к вольтметрам
Тип сопро- тивления Класс точности Параметры вольтметра Номинальное напряжение сопротивления, В
Р82/2 0,1 3 мА, 3 В 7,5—15—30—75— 150—300—600
Р82/3 0,1 3 мА, 3 В 750—1500
Р103 0,5 3 мА 1000; 1500
Р103 0,5 5 мА 600; 1000; 1500; 3000
Р103 0,5 7,5 мА 600; 1000; 1500
Данные приборов Э59
Таблица 7
Наименова- ние Тип Предел измерения Активное сопротивление Индуктивность, мГ
Вольтметр Э59/1 75/150/300/600 В 10/20/40/80 кОм
Э59/2 7,5/15/30/60 В 83,3/166,7/1000/2000Ом —
Э59/10 1,5/3/7,5/15В 7,5/15/37,5/75 Ом —
Амперметр Э59/3 5/10 А 0,01/0,004 Ом 0,003/0,001
Э59/4 2,5/5 А 0,015/0,005 Ом 0,009/0,0023
Э59/5 1/2 А 0,05/0,014 Ом 0,052 0,013
Э59/6 0,25/0,5/1 А 0,7/0,019/0,05 Ом 0,93/0,23/0,06
Миллиампер- Э59/7 50/100/200 мА 20/5/1,3 Ом 22/5,5/1,3
метр Э59/8 25/50/100 мА 75/19/4,8 Ом 92/23/5,7
Э59/9 10/20/40 мА 140/135/34 Ом 540/135/34
ных параметров отдельных видов оборудования, и для проверок
других измерительных приборов, при которых требуется повы-
шенная точность измерения, электромагнитные приборы не при-
меняют.
Приборы Э59 электромагнитной системы класса точности 0,5,
имеющие шкалу с зеркальным отсчетом, — многопредельные
116
выпускаются для измерения напряжения (вольтметры Э59/1,
Э59/2 и Э59/10) и силы тока (амперметры Э59/3, Э59/4, Э59/5,
Э59/6 и миллиамперметры Э59/7, Э59/8, Э59/9). Нормальная
область частот 45—55 Гц. Вольтметр Э59/10 снабжен калиброван-
ными проводниками с общим сопротивлением 0,035 Ом. Пре-
делы измерения в этом приборе изменяются подключением калиб-
рованных проводников к соответствующим зажимам. Остальные
Рис. 81. Ампервольтваттметр Д552:
ТТ — встроенный трансформатор тока, Р1 — переключатель рода измеряемых величин,
Р2—переключатель пределов измерения по напряжению, И — обмотки прибора,
Др — дроссель
приборы этой серии имеют поворотный переключатель пределов
измерения. Основные данные приборов Э59 приведены в табл. 7.
Электродинамические приборы используют при
наладочных работах реже, чем приборы магнитоэлектрической и
электромагнитной систем, поскольку они, имея слабое внутреннее
магнитное поле, при работе подвержены влиянию внешних маг-
нитных полей и потребляют значительную мощность. Однако эти
приборы пригодны для измерения силы тока, напряжения и, что
особенно важно, мощности в цепях постоянного и переменного
тока. Полезен для проведения пусконаладочных работ универ-
сальный многопредельный электродинамический ампервольтватт-
117
метр Д552 класса точности 0,5 (рис. 81), имеющий встроенный
трансформатор тока и следующие пределы измерения: по току
0,1—0,25—0,5—1—2,5—5—10—25—50 А, по напряжению 100—
150—300—450—600 В и соответственно 45 пределов измерения
по мощности. Номинальная область частот 45—500 Гц. Сопро-
ТТ1
Рис. 82. Схема измерительного комплекта К50:
ТТ1Я ТТ2 — блоки трансформаторов тока, ФУ— фаз ©указатель,
Кн —• кнопка фазоуказателя, П1—П4 — переключатели
тивление цепей напряжения на пределах 100, 150, 300, 450 и
600 В по напряжению соответственно 2356, 3536, 10 000, 15000 и
20 000 Ом при измерении напряжения и 3333, 5000, 10 000, 15000,
20 000 Ом при измерении мощности. Последовательная цепь при-
бора на пределах измерения 0,1—0,25—0,5—1—2,5—5—10—25 и
50 А имеет соответственно сопротивления 175—28—7—1,75—0,3—
118
0,08—0,025—0,007—0,003 Ом и индуктивность 80—13—3,4—0,9—
0,14—0,038—0,011—0,002 и 0,0008 мГ.
Для измерения мощности при наладочных работах применяют
ферро динамические ваттметры Д539 (однофазные) и
Д571 (трехфазные двухэлементные). Стальной магнитопровод в
Рис. 83. Схема измерительного комплекта К51:
ТТ1, ТТ2— трансформаторы тока, П1— штепсельный переключатель,
П2 — переключатель фаз, ПЗ — переключатель пределов измерения по
напряжению, П4 — переключатель для измерения активной или ре-
активной мощности, ФУ — фазоуказатель
измерительном механизме позволяет создать более сильное внут-
реннее магнитное поле и, следовательно, уменьшить влияние
внешних магнитных полей на результаты измерений.
Удобны при проведении пусконаладочных работ измери-
тельные комплекты, позволяющие одновременно измерять
11&
силу тока, напряжение и мощность, например при измерении
загрузки электродвигателей.
Измерительный комплект К50 (рис. 82), представляющий
собой набор электроизмерительных приборов, смонтированных
на общей панели и встроенных в металлический корпус со съем-
ной крышкой, снабжен отдельным блоком трансформаторов тока
ТТ1. Габариты блока трансформаторов тока 330x110x290 мм,
масса 8,2 кг. На панели комплекта К50 установлены амперметр
и вольтметр Э59, однофазный ваттметр Д539, встроенный транс-
форматор тока на первичные токи 1—50 А, фазоуказатель ФУ,
переключатели (П4 — для переключения фаз, Л/ —пределов из-
мерения по току, ПЗ—пределов измерения по напряжению и
П2 — для переключения полярности ваттметра) и выводные за-
жимы. Пределы измерения по току 1—2,5—5—10—25—50—100 —
250—500—600 А, по напряжению 150—300—450—600 В и соот-
ветственно 40 пределов измерения по мощности. Сопротивление
и индуктивность последовательной цепи на пределах 1—2,5—5— ,
10—25 и 50 А соответственно 1—0,2—0,05—0,02—0,01—0,006 Ом
и 0,35—0,07—0,02—0,006—0,002 и 0,001 мГ. Сопротивление парал-
лельных цепей на пределах измерения по напряжению 150—300—
450 и 600 В соответственно для комплекта 14 286, 28 571, 42 857,
57 143 Ом и отдельно для ваттметра 50000, 100000, 150000,
200 000 Ом, а для вольтметра 20 000, 40 000, 60 000 и 80 000 Ом.
Измерительный комплект К.51 (рис. 83) предназначен для
измерения силы тока, напряжения и мощности в трехфаз-
ных цепях переменного тока. В него входят три амперметра и
вольтметр Э59, трехфазный двухэлементный ваттметр Д571,
выносной блок трансформаторов тока ТТ1. Габариты комплекта
600x390x220 мм, масса 19 кг (без блока трансформаторов тока).
Пределы измерения по току 1—2,5—5—10—25—50 А (без блока
И520) и 100—250—500—600 А (с блоком И520), по напряжению
125—250—375—500 В и соответственно 40 пределов измерения
по мощности от 0,2 до 480 кВ-А. Сопротивление и индуктивность
последовательной цепи на пределах 1—2,5—5—10—25—50 А соот-
ветственно 1,05—0,2—0,06—0,02—0,007—0,006 Ом и 1—0,13—
0,04—0,013—0,003—0,001 мГ. Сопротивление параллельных цепей
на пределах измерения по напряжению 125—250—375—500 В при
измерении активной мощности соответственно по фазам АВ и
СВ —25000—50000—75000—100000 Ом, между фазами АС
50000—100000—150000—200 000 Ом, а при измерении реактивной
мощности сопротивление между любыми двумя фазами соответст-
венно 28 868, 57 736, 86 604, 115472 Ом (при подключенном вольт-
метре). Ток вольтметра при полном отклонении указателя 7,5 мА. 1
Номинальный ток параллельных цепей ваттметра 5 мА.
Комбинированные малогабаритные приборы
(ампервольтомметры и вольтомметры) являются универсальными
многопредельными измерительными приборами детекторной систе-
мы. Они предназначены для измерения в цепях постоянного и
переменного тока силы тока, напряжения и сопротивления (ам-
120
исрвольтомметры) или напряжения и сопротивления (вольтом-
мстры). Промышленностью выпускаются такие приборы в боль-
шом ассортименте, но все они построены по одному принципу.
Рассмотрим некоторые из указанных приборов, используемых при
наладочных работах.
Рис. 84. Ампервольтомметр ТТ-3:
а — схема, б— включение для измерения разных величин
Ампервольтомметр ТТ-3 (рис. 84) служит для измерения на
постоянном токе напряжения и силы тока, а также сопротивле-
ний. Поворотный переключатель позволяет быстро подготовить
прибор для измерения нужной величины на необходимом пределе.
Питание прибора осуществляется от гальванического элемента
1,3 ФМЦ-0,25 при измерении сопротивлений на пределах 2—
20 кОм и 0,2 МОм (положение переключателя Х1, ХЮ или
Х100). На пределе 2 МОм (положение переключателя Х1000).
питание прибора осуществляют от двух последовательно соеди-
ненных гальванических элементов указанного типа (оба элемента
встроены в прибор). При измерении сопротивлений на пределе
121
20 МОм (положение переключателя X10 000) питание прибора
осуществляют от внешнего источника постоянного напряжения
24—30 В. Внутреннее сопротивление прибора при измерении на-
пряжения составляет 10 кОм на 1 В. Таким образом, при изме-
рении напряжения на пределе 300 В сопротивление прибора будет
равно 3000 кОм или 3 МОм. Внутреннее сопротивление прибора
при измерении переменного напряжения составляет 3,3 кОм
на 1 В.
Прибор имеет пять шкал: нижнюю — для измерения перемен-
ного напряжения до 1 В, следующую за ней — для измерения
сопротивлений, еще одну-—для измерения переменного напряже-
ния до 3 В и две верхние — для измерения силы тока и напря-
жения в цепях переменного тока (предпоследняя) и в цепях
постоянного тока (последняя). На рис. 84, б показано, как дол-
жен включаться прибор при измерении силы тока, напряжения
и сопротивлений, а также, по каким шкалам ведется отсчет пока-
заний прибора.
Ампервольтомметр Ц57 предназначен для измерения силы
тока и напряжения в цепях постоянного тока и в цепях перемен-
ного тока с частотой 45—5000 Гц, сопротивлений постоянному
току и емкости до 0,3 мкФ на частоте 50 Гц. Прибором можно из-
мерять также уровень передачи, усиления и затухания от —10 до
—12 дБ. На первых трех пределах измерения сопротивлений
3,30 и 300 кОм достаточно встроенного в прибор гальванического
элемента 1,3 ФМЦ-0,25. Для измерения сопротивлений на послед-
нем пределе (3 МОм) требуется дополнительный внешний источ-
ник постоянного напряжения.
При измерении сопротивлений стрелку прибора устанавли-
вают регулировочным реостатом, ручка которого выведена на
боковую стенку прибора. При измерении емкости тем же реоста-
том прибор регулируют так, чтобы при подведении к входным
зажимам sjc и U переменного напряжения 220 В стрелка прибора
отклонялась на всю шкалу. Ток, потребляемый прибором при из-
мерении постоянного напряжения на пределе 75 мВ, составляет
105 мкА, а на остальных пределах — 50 мкА. При измерении пере-
менного напряжения потребляемый прибором ток составляет
0,75 мА на пределе измерения 7,5 В и 0,5 мА на других пределах.
Падение напряжения на приборе при измерении силы постоян-
ного тока составляет 0,3 В, а при измерении силы переменного
тока — 1 В.
Ампервольтомметр Ц435 предназначен для измерения силы
тока и напряжения в цепях постоянного тока и цепях переменного
тока с частотой 45—20 000 Гц, сопротивления постоянному току
и емкостей. Внутреннее сопротивление прибора при измерении
постоянного напряжения составляет 20 кОм на 1 В, а при изме-
рении переменного напряжения — 2 кОм на 1 В.
Вольтом метры Ц430 и Ц430/1 (рис. 85) предназначены для
измерения напряжения постоянного и переменного тока, а также
сопротивления постоянному току. Питание прибора при измере-
122
S Й
Комбинированные малогабаритные детекторные приборы
Прибор
124
ппи сопротивления на первых трех пределах — 3, 30 и 300 кОм
осуществляется от встроенного гальванического элемента
1 3 ФМЦ-0,25. При измерении сопротивлений на пределе 3 МОм
требуется дополнительный источник постоянного напряжения на
12—15 В. Стрелку прибора устанавливают на нуль при измере-
нии сопротивлений регулировочным реостатом, ручка которого
выведена на боковую стенку прибора. Внутреннее сопротивление
прибора при измерении постоянного напряжения составляет
8 кОм на 1 В. При необходимости прибором Ц430 можно изме-
рить сопротивление постоянному току до 30 МОм, для чего на
верхнем пределе измерения следует применить источник постоян-
ного напряжения на 150 В, включенный через добавочное сопро-
। явление 1,51 МОм. Включение прибора для измерения напря-
жений и сопротивлений показано на рис. 85, б, в.
Этим прибором можно измерять и емкость, для чего его вклю-
чают по схеме (рис. 85, г). К зажимам, предназначенным для под-
ключения прибора при измерении напряжения, подводится пита-
ние от сети переменного напряжения 3 В последовательно с из-
меряемым конденсатором Сх (ожидаемая емкость 0,05—5 мкФ)
или переменного напряжения 15 В (ожидаемая емкость 0,05—
О 1 мкФ). Переключатель пределов измерения надо установить
соответственно подводимому к прибору напряжению. Емкость
определяют по номограмме (рис. 85, <Э), приведенной в паспорте,
прилагаемом к прибору. Пользоваться номограммой несложно.
Значение измеряемой емкости находят по наклонной шкале, соот-
ветствующей подведенному к прибору напряжению и установлен-
ному пределу измерения (3 или 15 В), в точке пересечения с
вертикальной прямой, проведенной от деления горизонтальной
шкалы номограммы, соответствующего делению шкалы прибора,
против которого установилась его стрелка.
Если, например, при измерении емкости конденсатора к прибору
подвели переменное напряжение 3 В, установив переключатель на
предел измерения 3 В, и стрелка прибора установилась против три-
надцатого деления его шкалы, то, приложив линейку к номограмме
гак, чтобы одна из ее сторон находилась против тринадцатых деле-
ний горизонтальных шкал номограммы (линейка будет располагать-
ся вертикально), по наклонной шкале, соответствующей напряжению
питания 3 В, определим, что измеряемый конденсатор имеет емкость
(',1 мкФ. *
Приборы Ц430 и Ц430/1 имеют небольшие размеры (128х88х
X 48 мм) и массу, равную 0,45 кг. Для удобства выбора прибора
при проведении наладочных работ приводится сводная таблица элек-
трических характеристик комбинированных малогабаритных детек-
торных приборов (табл. 8).
§ {9. Измерения в высокоомных цепях
Особенности измерений в высокоомных цепях заключаются в там,
что сопротивления обычных приборов, подключаемых к этим цепям
в процессе измерения, соизмеримы с сопротивлениями соответству-
125
ющих участков высокоомной цепи. При этом происходит перерас-
пределение токов в контролируемой цепи, изменяются ее параметры
(сопротивления) и возможны большие ошибки и даже промахи, сво-
дящие па пет результаты измерения. Поэтому.следует очень тща-
тельно подбирать способы измерения и приборы при измерениях в
высокоомных цепях.
Рис. 86. Измерение напряжения на участке электриче-
ской цепи:
а — до включения прибора, б —с включенным прибором
Рассмотрим случай, когда требуется измерить напряжение на
участке электрической цепи (сопротивлении г2), состоящей из двух
последовательно соединенных сопротивлений гг и г2 (рис. 86, а). До-
пустим, что пользоваться будем электроизмерительным прибором с
непосредственным отсчетом измеряемой величины. Известно, что со-
противления ^=60 000 Ом, г2=30000 Ом, а подведенное к ним на-
пряжение U—450 В.
Зная эти данные, нетрудно определить, пользуясь соотношениями
между напряжениями на последовательно соединенных участках
электрической цепи и сопротивлениями этих участков (напряжения
прямо пропорциональны сопротивлениям соответствующих участков),
истинное напряжение на сопротивлении г2. Оно будет равно 150 В.
Возьмем три прибора: Д552, Ml09 и ампервольтомметр ТТ-3 и ис-
пользуем их поочередно для измерения напряжения на сопротивле-
нии г,. Измерение во всех случаях будем проводить на пределе
300 В“.
В первом случае, зная, что сопротивление прибора Д552 при
измерении напряжения на пределе 300 В будет равно 10 000 Ом
(вольтметр изображен на схеме рис. 86, б с сопротивлением гв), по
/gfВ
формуле гобщ=------- находим общее сопротивление между точками
'г+'в
Л 30 000-10 000 „ слллл г
а и б; гп6.,,=-----------=7500 Ом, а всей цепи гпез=60 000+
°ещ зоооо+ЮООО ₽
+7500=67 500 Ом. Очевидно, напряжение межд} точками а и б
I7o6=450-j^^=50 В, что и покажет вольтметр. В данном случае
включение прибора в проверяемую цепь настолько изменило режим
ее работы, что напряжение на контролируемом участке оказалось в
126
три раза меньше напряжения, которое было на этом участке до
включения прибора.
Во втором случае, зная, что сопротивление прибора М109 на
пределе измерения 300 В составляет ЮОООО Ом (вольтметр па
рис. 86, б изображен его сопротивлением гв), по формуле, приве-
денной ранее, находим общее сопротивление между точками а и б:
30 000-100 000 ООЛАЛ ж „ „
г„б —------------=23 000 Ом, а напряжение между этими точками,
" 30 000+100 000 }
показываемое вольтметром, [/а6= 124 В. В этом случае влияние при-
бора на режим электрической цепи, в которую он включен, значи-
ц-льно меньше, однако погрешность измерения чрезмерно велика и
составляет примерно 20%.
В третьем случае, зная, что сопротивление ампервольтомметра
ГТ-3 на пределе измерения 300 В составляет 3 МОм (ампервольтом-
метр на рис. 86, б представлен его сопротивлением гв), определяем
х - 30 000-3 000 000
общее сопротивление между точками а и о: =--------------------=
J а0 30 000+3 000 000
29700 Ом, а напряжение между этими точками, показываемое
ампервольтомметром, Ua6= 149 В. В этом случае прибор не влияет
па режим работы контролируемой электрической цепи и позволяет
произвести измерение с достаточной точностью.
Из рассмотренного примера следует, что при измерениях в вы-
сокоомных цепях возникают трудности, когда для измерения нужно
подключать прибор или одну из его обмоток (например, обмотку
напряжения ваттметра или счетчика) параллельно одному из участ-
ков контролируемой цепи. Особенно часто встречаются с этим при
измерении напряжения или мощности. В данном примере к тому же
сопротивление контролируемой цепи не особенно велико. Приходит-
ся иметь дело и с измерениями в электрических цепях, сопротивле-
ние которых на порядок (в 10 раз) и более выше, чем в приве-
денном примере. Очевидно, для таких цепей следует применять
специальные приборы и способы измерения, часть из которых будет
рассмотрена ниже. Следует иметь в виду, что в высокоомных цепях
переменного тока при подборе измерительного прибора необходимо
считаться не только с активным сопротивлением прибора, но и с
его входной емкостью, которая должна быть по возможности мень-
ше, особенно при измерениях на повышенных частотах переменного
тока.
Непосредственное измерение напряжения. Электромеханиче-
скими приборами, например авометрами, можно измерять напря-
жения в цепях с сопротивлением до нескольких сотен ом на 1 В
рабочего напряжения. В рассмотренном примере сопротивление
всей проверяемой цепи равно 90 000 Ом, а напряжение источника
питания этой цепи 450 В. Таким образом, сопротивление прове-
ряемой цепи, отнесенное к 1 В рабочего напряжения, составляет
90000:450=200 Ом. При пользовании прибором ТТ-3, у которого
внутреннее сопротивление равно 10000 Ом на 1 В, т. е. в 50 раз
больше, чем в проверяемой электрической цепи, погрешность,
127
вносимая прибором, составила меньше одного процента. Если бы
эта цепь питалась от источника с напряжением 4,5 В, то на 1 В
рабочего напряжения приходилось бы уже 20000 Ом и тот же
прибор ТТ-3 на пределе измерения 3 В имел бы внутреннее сопро-
тивление 30 кОм (те же 10 000 Ом на' 1 В), но погрешность, вно-
симая прибором в результат измерения, была бы недопустимо
большой.
В ряде случаев, в частности при наладке электронной аппара-
туры, приходится измерять напряжение в контролируемых цепях,
имеющих сопротивления десятки тысяч ом на 1 В рабочего напря-
жения (сеточные и анодные цепи электронных ламп, цепи кол-
лекторов полупроводниковых триодов и др.). Для этого приме-
няют приборы с очень большим внутренним сопротивлением,
обычно не изменяющимся при работе на разных пределах изме-
рения. К таким приборам относят электростатические вольтмет-
ры и электронные вольтметры на электронных лампах и полу-
проводниковых приборах.
Электростатический вольтметр С50 — однопредельный прибор
класса точности 1, предназначен для измерения напряжения в
цепях постоянного тока и переменного тока с частотой от 20 Гц
до 10 МГц. Приборы выпускают на 30, 75, 150, 300, 450, 600,
1000, 1500 и 3000 В. Входная емкость вольтметров на 30, 75—450
и 600—3000 В соответственно составляет 10,7 и 4 пФ. Активное
сопротивление вольтметра не менее 10 000 МОм. Прибор имеет
шкалу со световым указателем. Осветительное устройство питает-
ся от сети 127 и 220 В переменного тока или от источника посто-
янного тока напряжением 6 В. Резистор, встроенный в корпус
прибора, служит для ограничения тока при случайном замыкании
его электродов. Аналогично прибору С50 устроены и другие
электростатические приборы (С70, С71, С95 и С100), имеющие
другие пределы измерения и обладающие очень большим внут-
ренним сопротивлением (не менее 10 000 МОм). Однако относи-
тельно большая входная емкость препятствует их применению
при измерениях напряжений высокой частоты (например, в анод-
ных цепях широкополосных усилителей).
Электронные вольтметры, имеющие достаточно высокое сопро-
тивление и малую входную емкость, получили широкое распро-
странение при измерениях в высокоомных и маломощных цепях,
преимущественно при испытаниях электронных приборов и
устройств.
Электронный вольтметр обычно включает входной делитель
напряжения, усилитель мощности и показывающий магнитоэлек-
трический прибор. Выпускаются разнообразные электронные
вольтметры для измерения постоянного и переменного напря-
жения.
Прибор Ф505 служит для измерения напряжения в цепях
переменного тока частотой 45—10000 Гц, имеет класс точности
1,5 и шкалу со световым отсчетом. Пределы измерения 0,75—
1,5—3—7,5—15—30—60—150—300 В. Входное сопротивление на
,128
Параметры транзисторного прибора Ф432
Таблица 9
Измеряемая величина Пределы измерения Класс точности
Переменный ток и напряжение 6 мкА — 3 мА 4
15—1500 мА 4
6—600 В 4
11остоянный ток и напряжение 0,06—30 мА 2,5
6—600 В 2,5
Сопротивление постоянному току Ю—100—1000 кОм 1,5
всех пределах 1 МОм. Питание осуществляется от сети перемен-
ного тока 127 или 220 В промышленной частоты. Потребляемая
мощность 35 В-A. Габариты 250x370x230 мм, масса 10 кг.
Транзисторный прибор Ф431 служит для измерения малых
напряжений в цепях переменного тока частотой до 1 МГц. Имеет
классы точности 2,5 на частотах 20—20 000 Гц, 4 — на частотах
20—100 кГц и 10 —на частотах 100 кГц—1 МГц. Пределы изме-
рения 5—30—100—300—1000 мВ. Входное сопротивление 100 кОм
па 1 В. Входная емкость 30—100 пФ. Прибор имеет дополнитель-
ный предел, обозначенный «Индикатор», на котором полное от-
клонение стрелки соответствует потреблению тока 1 мкА при
входном сопротивлении 1,5 кОм. Питание осуществляется от
встроенной батареи КВС-4 напряжением 4 В. Габариты 110Х
X205X84 мм, масса 1 кг.
Транзисторный прибор Ф432 позволяет измерять силу тока и
напряжение как постоянного, так и переменного тока частотой
45 Гц — 50 кГц, сопротивление постоянному току и коэффициент
передачи. Основные данные о приборе приведены в табл. 9.
Прибор ВК.7-Б универсальный, предназначен для измерения
напряжения переменного тока низкой (от 40 Гц до 2 кГц) и высо-
кой частот (от 3 кГц до 400 МГц), напряжения и силы постоян-
ного тока, а также сопротивления постоянному току. Пределы
измерения: напряжения постоянного тока 100 мВ — 1—3—10—
30—100—300—1000 В; напряжения переменного трка 1—3—10—
30—100—300—1000 В; силы постоянного тока 1—10—100 мкА —
1—10—100 мА—1 А, сопротивления постоянному току 1—10—
100—1000—10000—100000 Ом (при использовании внешнего ис-
точника постоянного тока напряжением 10—15 В пределы изме-
рения могут быть расширены до 50 МОм). Погрешности при
измерении напряжения составляют до 10% на пределе 100 мВ,
4% на остальных пределах для постоянного тока и 6% для пере-
менного тока. Входное сопротивление при измерении напряжения
постоянного тока 1 МОм на 1 В для пределов измерения 100 мВ —
1—3—30 В и 30 МОм на 1 В для пределов 100—300 и 1000 В.
Входное сопротивление на частоте 400 Гц для низкочастот-
ного входа и 10 кГц для высокочастотного входа составляет
9 Заказ 333
129
не менее 50 кОм для предела 1 В, не менее 100 кОм — для преде-
лов 3—10 и 30 В и 3 кОм, а на 1 В — для пределов 100—300—
1000 В. Входная емкость для низкочастотных цепей — 80 пФ, для
высокочастотного входа (пробника) —2 пФ. Прибор имеет дели-
тель напряжения 1 : 10. Погрешность деления делителя — не более
5%, входная емкость делителя — 6 пФ. Источником питания при-
бора служит батарея из двух элементов БС-0,25, встроенная в
прибор. Габариты 215X140X85 мм, масса 2 кг.
Рис. 87. Измерение напряжения
в высокоомной цепи двумя
вольтметрами
Рис. 83. Компенсационный
метод измерения напряжения
Метод двух вольтметров. Сущность этого метода заключается
в том, что напряжение на участке электрической цепи измеряют
два раза, используя вольтметры VI и V2 (рис. 87) с разными внут-
ренними сопротивлениями rVi и rv2, величина которых известна. Сна-
чала подключают параллельно контролируемому участку (между
точками а и б) один вольтметр, например VI, и записывают его по-
казания Ult затем — параллельно контролируемому участку второй
вольтметр V2, переведя переключатель П в нижнее положение, и
записывают показания U2 второго вольтметра. После этого истин-
ное напряжение на контролируемом участке Ua6 определяют по
формуле
.. (К - 1) utu2
где К= — (rvt >rV2).
rV2
Очевидно, измерение можно производить не только двумя вольт-
метрами, но и многопредельным вольтметром на разных пределах
измерения и одним однопредельным вольтметром, выполняя им вто-
рое измерение с включенным последовательно известным резистором,
сопротивление которого соизмеримо с внутренним сопротивлением
вольтметра. Методом двух вольтметров можно с допустимой точ-
ностью определять напряжение на контролируемом участке а — б
130
даже при небольших внутренних сопротивлениях используемых
вольтметров, если оба измерения проводятся при одном и том же
напряжении U, подводимом к проверяемой электрической цепи.
Пример. Требуется определить падение напряжения на участке а — б элект-
рической цепи (см. рис. 87). Имеется ампервольтомметр Ц315 с внутренним со-
противлением 1 кОм на 1 В. Первое измерение произведем на пределе измере-
ния 100 В (внутреннее сопротивление прибора на этом пределе 100 кОм). Допус-
тим, что прибор показал напряжение 28 В. Второе измерение выполним на пре-
деле 25 В (внутреннее сопротивление — 25 кОм). В этом случае показания при-
бора равны, например, 20 В. После этого определяем напряжение Ux на участке
а — б проверяемой электрической цепи
(4—1)-28-20
“б= (4-20—28)
=32,3 В.
Компенсационный метод. Сущность этого метода измерения за-
ключается в том, что напряжение на контролируемом участке а — б
электрической цепи (рис. 88) сравнивают с известным напряжением
вспомогательного источника постоянного тока. Установив движок
реостата Р в такое положение, чтобы индикатор тока Г (гальвано-
метр) показывал отсутствие уравнительного тока между контроли-
руемым участком а —б электрической цепи и вспомогательным ис-
точником Б постоянного тока, снимают показания вольтметра V.
Напряжение, показываемое вольтметром V, очевидно, равно в этом
случае измеряемому напряжению Ua6 контролируемого участка а — б.
§ 20. Измерения в низкоомных цепях
Рис. 89. Схема измере-
ния силы тока ротора
электрической машины
При измерениях в низкоомных цепях следует учитывать не только
внутреннее сопротивление прибора, но и сопротивление соединитель-
ных проводов. Рассмотрим следующие примеры.
Пример 1. При испытании генератора для изме-
рения силы тока ротора собирают схему (рис. 89). В
данном примере взят шунт III типа Р114/1 на 300 А
и 45 мВ, который установлен непосредственно около
генератора, а в качестве милливольтметра mV исполь-
зуют прибор Ml 107 на пределе 45 мВ, при кото-
ром его внутреннее сопротивление равно 45 Ом. Этот
прибор установлен на щите и соединен с шунтом Ш
контрольным кабелем длиной 200 м с медными жи-
лами, сечением 1,5 мм2.
Зная напряжение, снимаемое с шунта иш (мВ),
можно определить силу тока ротора /р. Однако на-
пряжение, которое покажет прибор (7пр, будет мень-
ше, поскольку прибор и шунт размещены на большом
расстоянии друг от друга и соединены проводниками,
имеющими с учетом сопротивления жил контрольного
кабеля и других соединительных проводников сопро-
тивление 5 Ом. Показания прибора будут меньше на-
пряжения, снимаемого с шунта, на величину падения
напряжения в соединительных проводниках.
Так, при токе ротора 300 А напряжение (Уш=45 мВ, снимаемое с шунта,
распределится между прибором и соединительными проводниками пропорциональ-
но их сопротивлениям, причем напряжение, подведенное к прибору, будет равно
10,5 мВ. Если прибор был проградуирован так, чтобы непосредственно показывать
9*
131
силу тока ротора, протекающего по шунту, и не учитывалось сопротивление
40,5 „ ,
соединительных проводников, то /пр=300--—-=270 А, погрешность при измере-
300 — 270
нии составит Д%=-—---------100=10%.
Чтобы учесть влияние соединительны:-: проводников, следует измерить их со-
противление и внести соответствующую поправку к показанию прибора при опре-
делении измеряемого тока ротора. Для рассматриваемого случая, зная сопротив-
ление соединительных проводников г=5 Ом, сопротивление прибора гпр=45 Ом
и показания прибора 40,5 мВ, можно определить падение напряжения на провод-
никах, равное 4,5 мВ, и напряжение на зажимах шунта 7/ш=45 мВ. Следова-
тельно, действительный ток ротора /р=300 А.
При градуировке приборов непосредственно по току, протекающему через
шунт, например тока ротора генератора, питание к прибору подводят через те же
соединительные проводники, которыми он будет присоединяться к шунту при
нормальной работе, или через сопротивление, равное сопротивлению этих прово-
дов. После этого, отрегулировав напряжение до величины, равной напряжению
на шунте при протекании через него нормального тока, подгонкой добавочного
сопротивления или регулировкой магнитного шунта внутри прибора добиваются
установки стрелки прибора против деления шкалы, соответствующего нормальному
току ротора. Для удобства проведения градуировки прибора питание к нему це-
лесообразно подводить с места его расположения. Это можно сделать, закоротив
соединительные проводники со стороны шунта, т. е. обычно концы обоих соеди-
нительных проводников у шунта подключают под один зажим последнего.
К низкоомным цепям следует отнести цепи накала электронных
ламп, трансформаторов тока, сети защитного заземления и др. Что-
бы уменьшить влияние приборов на результаты измерения силы тока
в низкоомных цепях, следует подбирать приборы с возможно малым
внутренним сопротивлением, значительно меньшим сопротивления
проверяемой цепи. Поясним на примере.
Пример 2. Требуется измерить силу тока в цепи накала электронной лампы
2П1П. Нормальные напряжение и сила тока для этой лампы соответственно рав-
1,2
Вы 67Н= 1,2 В и /„=0,12 А. Сопротивление нити накала гн=^“у^=Ю Ом.
Если для измерения силы тока воспользоваться прибором Д552 на пределе
0,25 А (внутреннее его сопротивление на этом пределе 28 Ом), то благодаря вве-
дению его в измеряемую цепь сопротивление последней увеличится до 38 Ом,
ток уменьшится и прибор покажет силу тока 0,032 А вместо 0,12 А, т. е. почти
в четыре раза меньше нормального. Если же воспользоваться для измерения силы
тока в той же цепи амперметром 359/6 на пределе 0,5 А (внутреннее сопротивле-
ние его на этом пределе 0,019 Ом), то включение этого прибора не нарушит ре-
жима проверяемой цепи. Результирующее сопротивление цепи будет равно
10,019 Ом и прибор покажет силу тока 1,2:10,019=0,1198 А. Погрешность из-за
влияния внутреннего сопротивления прибора, включенного в контролируемую цепь,
будет невелика (менее 0,2%), поэтому ею можно пренебречь.
§ 21. Измерение сипы тона
без разрыва проверяемой цепи
Умение измерять силу тока в контролируемой цепи без ее раз-
рыва приобретает особое значение при пусконаладочных работах,
сопряженных с большим количеством различных измерений. При
этом исключается ряд нежелательных явлений, связанных с разры-
вом контролируемой цепи под нагрузкой, и ошибки при восстанов-
132
лении контролируемой цепи после выполнения соответствующих из-
мерений. При электрических измерениях задача измерения силы
тока без разрыва контролируемой цепи решается с применением
косвенных методов измерения и специальных устройств.
Широко используется при пу-
сконаладочных работах определе-
ние силы тока в контролируемой
цепи без ее разрыва методом из-
мерения напряжения на известном
сопротивлении, включенном в эту
цепь. Например, силу тока в анод-
ной цепи электронной лампы (рис.
90) определяют по падению напря-
жения UK на сопротивлении гк в
цепи катода этой лампы (сопротив-
ик
ление смещения): / =—
с)
Рис. 90. Определе-
ние силы тока по
падению напряже-
ния в известном
сопротивлении
Рис. 91. Испытательный зажим:
а-— внешний вид, б — включение приборов.
/, 3, 4, 5 и 7 — контактные винты,
2 и 6 — металлические пластины, 8 — при-
бор
Если гк=800 Ом, а вольтметр показал напряжение (7К=2 В, то
сила анодного тока Za=—=0,025 А. Измерение напряжения на та-
ком сопротивлении (800 Ом) не составляет каких-либо трудностей.
Таким же методом можно определить силу тока, протекающего
по шине из алюминия, сечение которой <7=100-10=1000 мм2. Со-
противление участка шины длиной I можно определить по формуле
I
<=Р—-
q
Удельное сопротивление алюминия р=0,03 Ом-мм2/м. Замерив
падение напряжения на указанном участке шины, нетрудно подсчи-
тать силу тока, протекающего по шине. Если, например, напряже-
ние на участке шины длиной 1 м равно 0,003 В, то сопротивление
1 м шины указанного сечения равно 0,03-1:1000=0,00003 Ом, а
сила тока, протекающего по этой шине, 0,003:0,00003=100 А.
Принято замерять падение напряжения на выводах трансформа-
133
торов тока при проверке вторичных цепей под нагрузкой. Обычно
известно сопротивление (полное) токовых цепей и, замерив падение
напряжения, можно оценить силу тока в этих цепях, а кроме того,
убедиться в исправности их.
Электропромышленностью выпускается ряд устройств, позволя-
ющих вводить в контролируемые цепи измерительные приборы, не
нарушая целости этих цепей. К ним относят испытательные зажи-
мы, испытательные блоки, токоизмерительные клещи и др.
Рис. 92. Испытательный блок:
а— с крышкой, б—с контрольным штепселем; 1 —короткозамыкатель, 2 и 7 — глав-
ные контакты, 3 — предварительные контакты, 4—основание, 5 — контактная пла-
стина, 6 — крышка, 8 и 9— контакты контрольного штепселя, 1q, 11—зажимы,
12 — контрольный штепсель
Испытательный зажим (рис. 91, а) состоит из двух металличе-
ских пластин 2 и 6, контактных винтов (/ и 7— для подключения
проверяемых цепей, 3 и 5 — для подключения измерительных при-
боров и 4 — для замыкания между собой пластин 2 и 6). Если тре-
буется включить в контролируемую цепь амперметр (рис. 91, б),
сначала его подсоединяют к пластинам 2 и 6 винтами 3 и 5, а за-
тем вывертывают винт 4. Очевидно, цепь при подключении ампер-
метра разрываться не будет (до подключения она замкнута контакт-
ным винтом 4, после подключения обмотка амперметра образует до-
полнительную цепь, параллельную контактному винту 4, и когда
винт 4 вывертывают, ток не прерывается, а протекает через обмот-
ку амперметра). Окончив процесс измерения силы тока в указанной
цепи, ввертывают контактный винт 4, шунтируя тем самым обмотку
амперметра, если после этого отключают амперметр, ток не преры-
вается, поскольку может протекать через контактный винт 4.
Испытательные блоки обычно монтируют на панелях релейной
защиты и автоматики для подведения к соответствующим приборам
цепей от измерительных трансформаторов тока. Каждый испытатель-
ный блок (рис. 92) состоит из основания 4 с главными контактами
2 и 7, предварительными контактами 3 и короткозамыкателем 1,
134
крышки 6 с контактной пластиной 5 и контрольного штепселя 12 с
контактами 8 и 9 и зажимами 10 и 11 для подключения измери-
тельных приборов. Нетрудно убедиться, что контролируемая цепь
па участке между контактными винтами испытательного блока оста-
ется замкнутой как при вставленной крышке и контрольном штеп-
селе, так и при замене одного другим. При вставленной крышке 6
ток может протекать от контактного винта через главный контакт 2
основания 4, контактную пластину 5 крышки 6, главный контакт/
Рис. 93. Токоизмерительные клещи Ц90:
а — общий вид, б — схема; 1 — разъемный магнитопровод, 2— проводник, 3—амперметр*
4 — рукоятки
основания 4 к контактному винту. При вынутой крышке 5 ток мо-
жет протекать от контактного винта через главный контакт 2 осно-
вания 4, короткозамыкатель 1, главный контакт 7 к контактному
винту. Если на какой-то момент при вытаскивании крышки нару-
шится цепь тока через контактную пластину 5 крышки и еще не
успеет образоваться цепь тока через короткозамыкатель 1 основа-
ния, ток может протекать по цепи от контактного винта через пред-
варительные контакты 3 основания и контактную пластину 5 крыш-
ки к контактному винту. При вставленном контрольном штепселе
(рис. 92, б) с подключенным к нему амперметром ток будет проте-
кать от контактного винта через главный контакт 2 основания 4,
контакт 9 контрольного штепселя 12, амперметр А, контакт 8 конт-
рольного штепселя, главный контакт 7 основания 4 к контактному
винту.
Токоизмерительные клещи (рис. 93) состоят из трансформатора
тока с разъемным магнитопроводом 1, снабженным рукоятками 4 и
амперметром 3. Для измерения силы тока, протекающего по про-
воднику 2, магнитопровод разводят, охватывают им проводник и
затем сводят до смыкания обеих частей магнитопровода. Проводник
с током в этом случае является и первичной обмоткой трансформа-
тора тока.
135
Промышленностью выпускается несколько разновидностей токо-
измерительных клещей для измерений в цепях напряжением до
10 кВ и до 600 В.
Для измерения силы тока в цепях напряжением до 10 кВ слу-
жат токоизмерительные клещи 1\Э-44 с пределами измерений 25, 50,
100, 250 и 500 А, а также Ц90 с пределами измерений 15, 30, 75,
300 и 600 А. В этих клещах рукоятки надежно изолированы от
магнитопровода. Для измерения силы тока в цепях напряжением
до 600 В применяют токоизмерительные клещи ЦЗО с пределами
измерений 15, 30, 75, 300 и 600 А, а также Ц91 с пределами изме-
рений 10, 25, 100, 250, 500 А, которыми можно измерять и напря-
жение на двух пределах — до 300 и 600 В.
Кроме описанных выпускают токоизмерительные клещи, входя-
щие в комплект к другим измерительным устройствам и аппаратам,
например к вольтамперфазоиндикатору ВАФ-85, позволяющие изме-
рять силу тока в электрических цепях без их разрыва на пределах
измерений 1—5 и 10 А (прибор более подробно описан в гл. IX).
§ 22. Измерение мощности переменного тока
Электрическая мощность — один из важнейших режимных пара-
метров, характеризующий расход электроэнергии за единицу време-
ни. В цепях постоянного тока мощность зависит от силы тока, про-
текающего по нагрузке, и напряжения, приложенного к последней,
и связана с ними простым соотношением P=Ul. Поскольку имеется
определенная зависимость между силой тока и напряжением (закон
Ома), мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении г, можно
определить по формулам: Р—Рг, или Р=—, где Р — электриче-
ская мощность, I — сила тока, U — напряжение.
Очевидно, для измерения мощности в цепях постоянного тока
можно обойтись без специальных электроизмерительных приборов
(ваттметров), зная указанные соотношения. Единицей мощности слу-
жит 1 Вт, т. е. мощность, потребляемая нагрузкой при силе тока
1 А и напряжении на ней 1 В. Более крупными единицами явля-
ются киловатт (кВт) и мегаватт (МВт): 1 МВт= 1000кВт= 1 000 000 Вт.
В цепях переменного тока такие соотношения применяют только
для нагрузок с чисто активным сопротивлением (лампы накалива-
ния, печи сопротивления, электронагревательные бытовые приборы),
а при наличии в электрических цепях индуктивных и емкостных
сопротивлений приходится учитывать и фазовый сдвиг между током
и напряжением, выражаемый через коэффициент мощности (cos<p).
При этом различают мощности: активную Р, за счет которой совер-
шается работа, связанная с преобразованием электрической энергии
в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую и др.),
реактивную (безваттную) Q, идущую на создание магнитного поля
в цепях с индуктивностью (в электродвигателях, трансформаторах,
воздушных линиях электропередачи, реакторах и др.), или электри-
136
веского поля в цепях, обладающих электрической емкостью (кабель-
ных и воздушных линиях электропередачи, конденсаторах и др.),
полную (кажущуюся) S=]/\p2 + Q2.
В цепях однофазного переменного тока, зная напряжение U,
приложенное к нагрузке, силу тока /, протекающую по ней, и
>гол <р сдвига по фазе между напряжением U и силон тока 1,
активную, реактивную и полную мощности можно определить по
формулам:
P=U1 cos<p, Q==t/Zsin<p, S=UI,
причем активную мощность, как и в цепях постоянного тока, изме-
ряют в ваттах, киловаттах и мегаваттах; полную мощность в вольт-
амперах (В-А), киловольт-амперах (кВ-А) и мегавольт-ампе-
рах (МВ-А), реактивную мощность в варах, киловарах и мега-
нарах.
Активное сопротивление в цепях переменного тока соответствует
сопротивлению в цепях постоянного тока, но по величине может
оказаться больше или меньше сопротивления постоянному току, оп-
I
ределяемому для проводников электрического тока: г=р—.
<7
Это объясняется поверхностным эффектом, заключающимся в вы-
теснении переменного тока от центра проводника к его поверхности,
в связи с чем как бы уменьшается эффективное сечение проводни-
ка, и дополнительными потерями в диэлектрике (диэлектрический
гистерезис), стальных проводах, магнитопроводах и магнитопроводя-
щих материалах, окружающих проводники с токо.м (магнитный ги-
стерезис) и, наконец, с вихревыми токами, возникающими в массив-
ных электропроводящих конструкциях, окружающих проводник с
ГОКОМ.
Активное сопротивление можно определить, измерив активную
мощность и силу тока или активную мощность и напряжение: га =
р U2
/з ’ а Р
Реактивные сопротивления хс и Х/_, реактивная мощность Q,
если известна сила тока I или напряжение U, связаны следующими
ч U2
соотношениями: Q=P(xl— %с), Q=----------—-
XL~XC
Полное сопротивление z можно определить по формуле г=
==)/ (%ь— xc)2~rri, если известны активное и реактивные сопротив-
ления, или по формуле г=-у-, если известны сила тока и напря-
жение.
Полная мощность S связана с полным сопротивлением следу-
£/2
ющими соотношениями: S=Pz, S=—.
г
В цепях трехфазного тока мощности Р, Q и S равны сумме co-
ni ветствующих мощностей Рх, Qj, Sx; Р2, Qz и S2; Р3, Q3 и S3 трех
фаз 1, 2 и 3. В симметричных трехфазных системах при равномер-
137
ной нагрузке фаз Р1=Р2=Рз мощность связана с линейным напря-
жением О, линейным током 1 и коэффициентом мощности cosq> сле-
дующим соотношением, например для активной мощности: Р—
= ]/” 347/cos ф. Кроме того, если известна мощность одной фазы, на-
пример активная мощность Pt первой фазы, мощность трехфазного то-
ка Р будет равна утроенному значению мощности одной фазы Р=ЗР±.
6)
Рис. 94. Схемы включения ваттметра:
а и б— принципиальные, в—монтажная
При пусконаладочных
работах применяют как не-
посредственный, так и ко-
свенный методы измерения
мощности. При непосред-
ственном измерении мощ-
ности пользуются ваттмет-
рами, а при косвенном сна-
чала измеряют другие ве-
личины, а затем, исполь-
зуя известные зависимости
между этими величинами
и мощностью, определяют
мощность.
Для непосредственного
измерения мощности обыч-
но применяют переносные
однофазные и реже трех-
фазные ваттметры актив-
ной мощности. При подборе
ваттметра и сборке измери-
тельной схемы необходимо
учитывать соотношение между сопротивлением нагрузки и внут-
ренним сопротивлением обмоток ваттметра (токовой и напряже-
ния). Если сопротивление нагрузки гн соизмеримо с сопротивлением
токовой цепи ваттметра или меньше ее, ваттметр следует включать
по схеме (рис. 94, а). Когда сопротивление нагрузки соизмеримо с
сопротивлением цепи напряжения ваттметра или больше ее, ватт-
метр следует включать по схеме (рис. 94, б).
Более точные результаты можно получить, учитывая мощность,
потребляемую самим ваттметром. Для этого при включении ваттмет-
ра по схеме (рис. 94, а), зная сопротивление ги цепи напряжения
ваттметра и измерив напряжение 47н, приложенное к нагрузке, из
показаний ваттметра надо вычесть мощность, потребляемую его
цепью напряжения Рц, определив ее по формуле Ри=— или замерив
ги
тем же прибором при отключенной нагрузке. При включении ватт-
метра по схеме (рис. 94, б), зная сопротивление его токовой цепи
Г] и измерив силу тока /„, протекающего по нагрузке, из показа-
ний ваттметра следует вычесть мощность Pi —/2о, потребляемую
его токовой цепью.
138
При включении ваттметра в контролируемую цепь необходимо учи-
тывать полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки на-
пряжения). Они обычно обозначаются звездочками. На рис. 94, в пока-
зано правильное включение ваттметра при непосредственном вклю-
чении его в проверяемую цепь, а на рис. 95 — правильное включе-
ние ваттметра через измерительные трансформаторы. При правиль-
Рис. 95- Включение ваттметров через измерительные
трансформаторы:
а —через трансформаторы тока, б — через трансформаторы тока
и напряжения
пом включении ваттметра, если мощность положительна, т. е. на-
правлена от источника питания к нагрузке, стрелка прибора откло-
нится вправо, если мощность отрицательна, т. е. направлена в сто-
рону источника питания, стрелка прибора отклонится влево. Поэто-
му, чтобы произвести отсчет показаний ваттметра, приходится ме-
нять местами провода, подходящие к его обмотке напряжения, а
если ваттметр снабжен переключателем полярности, достаточно пере-
ключить последний в другое фиксированное положение. Обычно эти
положения отмечены знаками «+» и «—». После этого стрелка ватт-
метра отклонится вправо, можно будет снять его показания, но
записывать их следует уже со знаком «—».
139
Например, ваттметр для измерения мощности, протекающей по
линии, был включен по схеме (рис, 96, а) и стрелка прибора ушла
влево. Для снятия показаний переключили провода, подходящие к
его цепи напряжения, как показано на рис. 96, б. Стрелка прибора
после этого отклонилась вправо и установилась против деления 800.
Однако поскольку полярность прибора мы изменили, следует запи-
сать результат измерения со знаком «—», т. е. Р=—800 Вт. Кроме
Рис. 96. Переключение цепей напряжения ваттметра для
отсчета показаний
того, промышленность выпускает ваттметры (обычно щитовые) не
только с нулем в начале шкалы, но и посередине. Такие ваттметры
обычно устанавливают на щитах управления для измерения мощ-
ности на линиях передачи, чтобы оперативный (дежурный) персонал
мог сразу определить не только величину, но и направление мощ-
ности (от шин в линию или из линии на шины подстанции).
Переносные ваттметры активной мощности обычно градуируют
при коэффициенте мощности, равном единице. Предел измерения по
мощности при этом равен произведению номинальных значений тока
и напряжения. Например, если поминальный ток ваттметра 5 А, а
номинальное напряжение 300 В, предел измерения его по мощности
будет 300x5 = 1500 Вт. Если шкала прибора разбита па сто деле-
ний, каждое деление ваттметра (цена деления) будет соответствовать
15 Вт. Если, например, стрелка прибора остановилась против 40-го
деления, то мощность, показываемая ваттметром, будет равна
15x40 = 600 Вт. Малокосинусные ваттметры градуируют при коэф-
фициенте мощности, отличном от единицы. Цена деления и коэффи-
циент мощности, при котором производилась градуировка, указыва-
ются заводом-изготовителем на шкале прибора и в его паспорте.
Косвенными методами измерения пользуются для определения
полной (кажущейся) мощности S, измеряя силу тока и напряжение,
реактивной мощности, измеряя активную мощность, силу тока и на-
пряжение после подсчета полной мощности или подсчитывая непо-
средственно по формуле Q=]/ Ц2/2 — Р2. Измерив силу тока /, на-
пряжение U и коэффициент мощности costp, можно определить кос-
венным методом и активную мощность Р. Однако к косвенному из-
мерению активной мощности прибегают очень редко.
140
Следует иметь в виду, что применение косвенных методов изме-
рения, когда приходится пользоваться несколькими приборами, при-
водит к усложнению процесса измерения и увеличению его погреш-
ности, поскольку она принимается равной сумме погрешностей всех
приборов, используемых для измерения.
Коэффициент мощности при проведении пусконаладочных работ,
например при определении загрузки электродвигателей, чаще изме-
Р
ряют косвенным методом по формуле cos<p=—, однако в ряде слу-
чаев применяют и метод непосредственного изме-
рения, используя переносные фазометры.
Косвенный метод измерения мощности приме-
няют также, когда требуется определить среднее
значение мощности за длительный период времени,
пользуясь счетчиками (активным для определения
активной мощности и реактивным для определе-
ния реактивной мощности). Для этого разность
показаний счетчика на начало и конец периода,
для которого требуется определить среднюю мощ-
ность, следует разделить на длительность этого
периода.
В трехпроводной сети трехфазного тока мощность
измеряют обычно двумя однофазными ваттмет-
рами или одним двухэлементным ваттметром трех-
фазного тока. При измерении активной мощности
ваттметры включают по схеме (рис. 97). При
этом, если Р, — показание первого ваттметра
W1, а Р.2— второго ваттметра W2, то мощ-
ность Р трехфазного тока определяется как
алгебраическая сумма показаний обоих ваттмет-
ров: Р=Р1+Р2.
Рис. 97. Схема
измерения мощно-
сти двумя ватт-
метрами
Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включе-
ние их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности
выводов и при соответствующем положении переключателя поляр-
ности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость
показаний ваттметров от коэффициента мощности (рис. 98, а). Если
cos<p=l, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по
знаку и величине (Р1=Р2). При cos<p=0,5 показание одного ватт-
метра равно нулю (при индуктивной нагрузке Рх=0, при емкост-
ной нагрузке Р2=0). При cos ф<; 0,5 показание одного ваттметра
отрицательно (Р, при индуктивной нагрузке, а Р2 при емкостной
нагрузке), а другого — положительно (при индуктивной нагрузке Р2,
при емкостной — Рг).
Эта зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности
позволяет одними и теми же ваттметрами активной мощности поль-
зоваться не только для измерения активной мощности в трехфаз-
ной сети, но и для определения реактивной мощности Q, тангенса
угла tg <р и коэффициента мощности costp:
141
Q=/3(P1-P2); tg<p=]/З^Л
г 1+г 2
Рис. 98. Зависимость показаний ваттметров от коэффициента
мощности (а) и график для определения коэффициента мощно-
сти по отношению показаний двух ваттметров (б)
Рис. 99. Включение ваттметра для измерения мощности
в трехфазной сети:
а — активной, б — реактивной
Коэффициент мощности можно определить по отношению
пользуясь графиком, показанным на рис. 98, б.
PJP*
142
В симметричной трехфазной сети при равномерной нагрузке
одним ваттметром можно измерять активную мощность по схеме,
показанной на рис. 99, а, и реактивную мощность по схеме, при-
веденной на рис. 99, б. Если показания ваттметра будут Pi, то
при измерении по схеме (рис. 99, а) активная мощность трех
фаз P=3Pi, а при измерении по схеме (рис. 99, б) реактивная
мощность трех фаз Q = |'3 Ру.
Рис. 100. Включение ваттметров
для измерения мощности в четырех-
проводной сети
Рис. 101. Включение
ваттметра для измере-
ния мощности в че-
тырехпроводной сети
при равномерном рас-
пределении нагрузки
между фазами
В четырехпроводной сети мощность измеряют тремя ваттмет-
рами (рис. 100) и только при симметричной нагрузке, что для
четырехпроводной сети нехарактерно, в отдельных случаях можно
измерять мощность одним ваттметром по схеме, показанной на
рис. 101.
Контрольные вопросы
1. Какие электроизмерительные приборы применяют при пусконаладочных
работах для измерения силы тока, напряжения и мощности?
2. Выберите вольтметр и предел измерения для измерения напряжений на
нагрузке сопротивлением 30 000 Ом, подключенной к источнику постояциого
юна напряжением 220 В через добавочное сопротивление 100 000 Ом.
3. Начертите схему компенсационного метода измерения напряжения и объ-
ясните его сущность.
4. Какие меры следует предусмотреть при измерении напряжения в низко-
омных цепях?
5. Выберите амперметр для измерения силы тока в нагрузке сопротивлени-
ем 15 Ом, питающейся от источника постоянного тока напряжением 2,5 В.
6. Какие методы и устройства применяют при пусконаладочных работах
тля измерения силы тока в контролируемых цекйх без их разрыва? Как
тстроеи и работает испытательный блок?
7. Как определить мощность в цепи постоянного тока по результатам изме-
рения силы тока и напряжения?
8. Как правильно включить ваттметр однофазного тока при измерении
мощности в контролируемой цепи?
9. Показания ваттметров при измерении мощности в трехпроводной сети
переменного тока Pt—40 делений, Рг—100 делений, вся шкала каждого
прибора разбита на 150 делений, номинальные напряжение и сила тока прибо-
ров равны соответственно 300 В и 5 А. Какая мощность в проверяемой цепи
(измерение производилось по методу двух ваттметров)?
10. Как измерить полную мощность однофазного тока, пользуясь ампер-
метром и вольтметром?
Глава V ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИИ
§ 23. Общие сведения
Элементы любой электрической цепи (источники и приемники
электроэнергии, соединительные проводники, различные аппара-
ты и приборы, входящие в эту цепь, и переходные контакты в
местах их соединения между собой и с проводниками) обладают
определенным электрическим сопротивлением, на преодоление
которого при протекании по этой цепи электрического тока тре-
буется часть электродвижущей силы источника тока, называемая
падением напряжения на соответствующем элементе электриче-
ской цепи.
Количественно сопротивление каждого элемента характеризу-
ется отношением падения напряжения на этом элементе к силе
протекающего через него тока. Зная сопротивление всех элемен-
тов электрической цепи, можно составить полное представление
о режимах ее работы, а также о качестве монтажа и годности
смонтированного оборудования к эксплуатации. В связи с этим
в ряде случаев, например при расчете токов короткого замыка-
ния, электрические цепи изображают в виде схемы замещения,
все элементы которой представлены их сопротивлениями.
Диэлектрики, которые теоретически не должны пропускать
электрический ток и используются для изоляции токоведущих
частей электроустановок, практически пропускают ток, называе-
мый сквозным током или током сквозной проводимости. Следова-
тельно, и диэлектрики можно представить их сопротивлениями,
называемыми сопротивлениями изоляции.
Сопротивление элементов электрической цепи может быть от
нескольких миллионных долей ома (переходные сопротивления
контактов) до нескольких миллиардов ом (сопротивление изоля-
ции).
Различают линейные и нелинейные сопротивления.
Линейные сопротивления не изменяют своей величины при изме-
нении силы протекающего по ним тока. На графике зависимость
между током, протекающим по такому сопротивлению, и напря-
жением на нем представляет собой прямую линию, проходящую
под некоторым углом оси I, по которой откладывают значения
силы тока (рис. 102).
Очевидно, чем больше угол а, тем больше величина сопротив-
ления, равная тангенсу угла а. Из рис. 102, а видно, что из трех
прямых 1, 2 и 3, характеризующих соответственно три сопротив-
ления, при одном и том же напряжении наименьший ток будет
протекать через сопротивление, характеризующееся прямой /,
расположенной под углом си к оси I, а наибольший ток — по сопро-
тивлению, характеризующемуся прямой 3, расположенной под
углом а3 к оси /. Можно заметить, что у линейных сопротивлений
144
отношение приложенного к ним напряжения к протекающему
гоку остается неизменным при любом значении тока, иначе гово-
ря, для линейного сопротивления справедлив закон Ома.
Нелинейные сопротивления изменяют свою величину при изме-
нении протекающего по ним тока или приложенного к ним напря-
жения. Чтобы иметь полное представление о таком сопротивле-
нии, требуется знать целый ряд его значений для разных значе-
ний протекающего по нему тока. Кроме того, для каждого-
Рис. 102. Характеристики сопротивлений:
а — линейного, б и в — нелинейных
значения тока необходимо знать не только отношение соответствую-
щего напряжения U к силе тока I, достаточного для характери-
стики линейного сопротивления, но и отношение приращения на-
пряжения AL7 к соответствующему приращению тока А/, называе-
мое динамическим сопротивлением гд.
На рис. 102, б показана характеристика нелинейного сопротив-
ления, типичная для ряда электрических аппаратов и приборов,
которые широко используются в электроустановках (насыщающиеся
трансформаторы, стабилитроны и др.). Из этой характеристики вид-
но, что на ее начальном участке ОА она приближается к прямой,,
идущей под значительным углом к оси /, и, следовательно, величина
сопротивления, определяемая отношением напряжения к силе
тока в точке А, значительна — примерно такая же, как и для
сопротивления, которому соответствует прямая 1 на рис. 102, а.
В то же время на участке BD характеристика приближается к пря-
мой, идущей под небольшим углом относительно оси 1. Очевидно,
что для точки D сопротивление будет иметь меньшую величину, чем
в точке А, сила тока /2 в Ю раз больше силы тока 1Ъ а напряже-
ние U2 только в 1,5 раза больше напряжения Uj. Нетрудно убе-
диться в том, что и динамическое сопротивление в точке D будет
значительно меньше динамического сопротивления в точке А.
Если величина сопротивления всегда имеет положительное зна-
чение как для линейного, так и для нелинейного сопротивления,
то величина динамического сопротивления для некоторых видов
Ю Заказ 333
145
И Гд1=
нелинейных сопротивлений может получать как положительное, так
и нулевое и даже отрицательное значение. Характеристика такого
нелинейного сопротивления приведена на рис. 102, в. В точке 1
динамическое сопротивление имеет положительное значение, так
как U\>UY, At/1==£7i — > 0, MY=1\~ />0
= > 0;
ДА
в точке 2 динамическое сопротивление равно нулю, так как
/2 > /2; At72=t/2 — <А=0; А/2=/2 - /2 > 0 и гд2=-^=0;
Д/2
в точке 3 динамическое сопротивление отрицательное, так как
U3<U3, I3>13, &U3 = U'3-U <0; А/3 = /3-/3>0 и гпз =
Аб з
U2=U2-
материалов
сечением q
тока в со-
количество
АА
Сопротивление постоянному току для проводниковых
с удельным сопротивлением р, длиной I и поперечным
можно определить по формуле г=р—. При протекании
<7
противлении рассеивается мощность и выделяется тепло,
которого Q за время t определяется соотношением Q—Prt.
Сопротивление постоянному току зависит от температуры, что
следует учитывать при измерении сопротивлений. Если при темпе-
ратуре tY сопротивление равно rY, то при температуре /2
''г=п[1+а(^—
где а — температурный коэффициент сопротивления.
При практических расчетах можно пользоваться формулами:
235-U,
для медных проводников г2=г1------—— ;
235-J-Z
245-Н2
для алюминиевых проводников г2~—’
Сопротивление полупроводников и электролита значительно умень-
шается при повышении температуры.
В цепях переменного тока различают активные и реактив-
ные сопротивления. Активное сопротивление в цепи переменного
тока не идентично сопротивлению постоянному току. Поскольку
в цепях переменного тока происходят потери на вихревые токи и
поверхностный эффект, активное сопротивление может быть меньше
или больше сопротивления постоянному току. Вихревые токи — до-
полнительная нагрузка, т. е. активное сопротивление уменьшается.
Поверхностный эффект аналогичен по действию уменьшению сечения
проводника, т. е. приводит к увеличению активного сопротивления.
Реактивные сопротивления связаны с преобразованием энергии
в электрической цепи, сопровождаемым переходом ее в магнитное
поле в индуктивном сопротивлении и в электрическое поле в емкост-
ном сопротивлении. Запасенная энергия в магнитном поле в первую
четверть периода, когда мгновенные значения тока увеличиваются,
возвращается в электрическую цепь в последующую четверть пери-
ода, когда мгновенные значения тока уменьшаются и средняя мощ-
146
кость в каждый полупериод равна нулю. Аналогично протекает
процесс и с запасенной энергией в электрическом поле в первую
четверть периода, когда мгновенные значения напряжения возра-
i г.чют. Эта энергия возвращается в электрическую цепь в последу-
ющую четверть периода, когда мгновенные значения напряжения
\ бывают.
Реактивные сопротивления в омах можно определить по фор-
мулам:
индуктивное сопротивление xL=2nfL;
1
емкостное сопротивление хг=-----,
1 G 2л/С
где f — частота переменного тока, Гц; L — индуктивность, Г; С —
емкость, Ф.
В общем случае отдельные элементы электрической цепи могут
обладать активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями.
11олное сопротивление можно вычислить по формуле
z = ^r2+(xL — хс)2.
Нагревательные приборы, электролампы накаливания, полу-
проводниковые приборы, электронные лампы можно рассматри-
вать как активные сопротивления. Кабели характеризуются ин-
дуктивным сопротивлением, часто более значительным, чем их
активное сопротивление, и емкостной проводимостью. Различные
обмотки электрических машин и аппаратов, особенно с ферромаг-
нитными магнитопроводами, обладают большим индуктивным
сопротивлением.
Широко распространены специальные аппараты, представляю-
щие собой сосредоточенные сопротивления: активные — резисторы
(линейное) и варисторы (нелинейное) сопротивления, индуктив-
ные— катушки индуктивности или дроссели и катушки взаимной
индуктивности и емкостные — конденсаторы.
§ 24. Измерение сопротивлений
на постоянном токе
Измерения сопротивлений на постоянном токе выполняют: при
наладке отдельных видов оборудования, электрических цепей,
проверке различных аппаратов и приборов, испытании изоляции
и контактных соединений. При этом приходится измерять сопро-
тивления очень малой величины (в микроомах) при испытании
контактных соединений, а также очень большой величины (в сот-
ни и тысячи миллионов ом).
Для измерения сопротивлений используют разнообразные
методы и приборы. Из косвенных методов при пусконаладочных
работах наибольшее распространение получил метод амперметра
и вольтметра. Для прямого метода измерения применяют оммет-
ры, мегомметры и рассмотренные ранее вольтомметры и вольт-
амперомметры. Кроме этого, применяют различные мосты, в
10*
147
которых по существу реализуется метод сравнения измеряемого
сопротивления с известным (эталонным) сопротивлением.
Метод амперметра и вольтметра состоит в том,
что измеряемое сопротивление определяют на основании закона
Ома по данным измерения напряжения и силы тока как частное
от деления показаний вольтметра на показания амперметра.
Рис. 103. Схемы включения приборов для измерения со-
противлений методом амперметра и вольтметра:
а — вольтметр подключен непосредственно к измеряемому со-
противлению, б — амперметр включен непосредственно в цепь
измеряемого сопротивления
Пользуясь этим законом, надо помнить, что он справедлив
только в том случае, если измерены напряжение непосредственно
на зажимах того элемента, сопротивление которого измеряют,
и сила тока, протекающего через этот элемент. Если рассмотреть
любую из двух возможных схем включения вольтметра и ампер-
метра (рис. 103), нетрудно убедиться в том, что эти условия не
соблюдаются.
Действительно, если вольтметр подключить непосредственно
параллельно сопротивлению (рис. 103, а), то он будет замерять
падение направления на этом сопротивлении, а амперметр — об-
щую силу тока в цепи, образованной параллельно соединенными
сопротивлением и вольтметром, и если по сопротивлению протека-
ет ток 1Г, а через обмотку вольтметра ток /в, то амперметр пока-
жет силу тока /=/г+/в.
При другой схеме включения приборов (рис. 103, б) ампер-
метр будет показывать силу тока, протекающего только через
сопротивление, а вольтметр — общее напряжение на концах цепи,
образованной из последовательно соединенных сопротивления г
и амперметра, и если падение напряжения на концах сопротив-
ления Ur, а на амперметре UA, то вольтметр покажет напряже-
ние и=иг+иА.
Зная сопротивление вольтметра при измерении по схе-
ме (рис. 103, а), можно определить силу тока, протекающего
через вольтметр /в=г—, и вычесть ее из показаний амперметра,
В
получив таким образом значение тока, протекающего по сопро-
тивлению г, а разделив на это значение тока напряжение Ur на
148
л)мсряемом сопротивлении, получим в результате величину
последнего.
Зная сопротивление амперметра при измерении ио второй
схеме (рис. 103, б), можно определить падение напряжения на
нем UА = 1гА и вычесть его из показаний вольтметра, получив
гаким образом напряжение на сопротивлении г. Разделив это
напряжение на силу тока, протекающего через сопротивление,
получим в результате величину последнего.
При измерениях сопротивлений в процессе пусконаладочных
работ можно не учитывать силу тока, протекающего через вольт-
метр, если ожидаемое сопротивление меньше 10 Ом, а измерение
производить по схеме, показанной на рис. 103, а, и не учитывать
падение напряжения на амперметре, если ожидаемое сопротив-
ление больше 100 Ом, а измерение производить по схеме, пока-
янной на рис. 103, б. При измерении сопротивлений, ожидаемая
величина которых от 10 до 100 Ом, можно применять любую из
приведенных схем. Точность измерения при этом будет достаточ-
на для условий, встречающихся при пусконаладочных работах,
поскольку сопротивление вольтметров в этом случае более чем на
тва порядка превышает ожидаемую величину измеряемого сопро-
тивления, а сопротивление амперметров на два и более порядка
меньше измеряемого сопротивления.
В большинстве случаев при измерении сопротивлений (от 1 до
100 000 Ом) особых сложностей в выборе приборов и схемы из-
мерения не возникает. Однако при измерении малых сопротив-
лений (менее 1 Ом) необходимо обращать внимание на выбор
и включение вольтметра, учитывая сопротивление контактов и
соединительных проводов, а при измерении больших сопротивле-
ний (более 100 000 Ом)—на включение амперметра, учитывая
поверхностное сопротивление изоляции, через которое могут про-
текать токи утечки.
При измерении малых сопротивлений
падения напряжения на них бывают не-
большие (тем меньше, чем меньше изме-
ряемое сопротивление при той же силе
тока), поэтому для измерения напряже-
ния выбирают обычно милливольтметры.
Кроме того, собирают схему (рис. 104),
показанную сплошными линиями. В этом
случае милливольтметр покажет падение
напряжения на сопротивлении г и вели-
чина этого сопротивления будет опреде-
лена с большей точностью.
Не допускается включать милливольт-
метр, как это показано на рисунке пунк-
тиром. В этом случае милливольтметр
покажет падение напряжения не на изме-
ряемом, а на общем сопротивлении, обра-
зованном измеряемым сопротивлением г и
Рис. 104. Измерение очень
малых сопротивлений мето-
дом амперметра и вольт-
метра:
1 — рубильник, 2 и 9 — зажи-
мы, 3 и 8 — соединительные про-
вода, 4 и 7 — щупы, 5 и 6 — точ-
ки подключения милливольт-
метра
14&
последовательно соединенными с ним переходными сопротивления-
ми зажимов 2 и 9 и соответствующими соединительными проводами
3 и 8. Кроме того, при обрыве в сопротивлении г или на участке
между точками 5 и 6 милливольтметру будет подведено полное на-
пряжение источника тока, которое может быть во много раз больше
номинального напряжения милливольтметра, что приведет к по-
вреждению последнего.
Рис. 105. Измерение очень больших сопротивлений методом
амперметра и вольтметра:
/ — источник, 2 — токоведущая жила, 3 — изоляция, 4 — металлическая
оболочка, 5 — экран
Поэтому рекомендуется такая последовательность измерения
малых сопротивлений по методу амперметра и вольтметра: сна-
чала собирают цепь тока, в которую входят источник тока, изме-
ряемое сопротивление, реостат и амперметр. Вольтметр снабжают
гибкими изолированными проводниками, имеющими на концах
щупы 4 и 7, замыкают цепь тока, включив рубильник /, и уста-
навливают определенную сил}7 тока в цепи (чтобы удобно было
снимать показания амперметра, силу тока выражают целыми
числами, а большая точность измерения обеспечивается тем, что
стрелка прибора находится в последней трети шкалы). После
этого подключают милливольтметр с помощью щупов, распола-
гая их в непосредственной близости от выводов измеряемого
сопротивления.
При измерении больших сопротивлений сила тока, протекаю-
щего через них, обычно бывает небольшой (тем меньше, чем боль-
ше измеряемое сопротивление при том же напряжении). Поэтому
для измерения силы тока обычно выбирают миллиамперметры, а
иногда и микроамперметры. Кроме того, если собрать схему
(рис. 105, а), например для измерения сопротивления изоляции
кабеля, ток будет протекать от источника / не только через
толщу изоляции 3 от токоведущей жилы 2 к металлической обо-
лочке 4, но и на концах кабеля от токоведущей жилы по внешней
поверхности изоляции 3 к краю металлической оболочки 4.
Если ток /с, проходящий через толщу изоляции (ток сквозной
проводимости), характеризует истинное состояние изоляции кабе-
150
ля, то ток /п, протекающий по поверхности изоляции на конце
кабеля, не дает основания судить о состоянии кабеля. В то же
время микроамперметр покажет общий ток /=/с+Лт. Чтобы ис-
ключить влияние поверхностных токов утечки, используют экран 5
и виде металлического бандажа, накладываемого на изоляцию
кабеля, и соединяют этот бандаж с плюсом источника тока
(рис. 105, б). При этом токи утечки, протекающие по поверх-
ности изоляции через микроамперметр, проходить не будут, так
как токоведущая жила 2 и экран 5 окажутся под одинаковыми
потенциалами.
Рис. 106. Измерение
сопротивлений мето-
дом вольтметра
Рис. 107. Омметры, собранные по схемам:
а — параллельной, б — последовательной
Метод вольтметра основан на известном из электротех-
ники положении, что напряжения на последовательно соединенных
сопротивлениях распределяются пропорционально этим сопро-
тивлениям. Собрав схему (рис. 106) и записав показания вольт-
метра UB и зная напряжение источника постоянного тока (его
можно измерить тем же вольтметром), нетрудно определить изме-
и — ив
ряемое сопротивление гх=гв--, где гв — сопротивление вольт-
ов
метра.
Выпускаемые омметры, у которых шкала отградуирована
непосредственно в единицах сопротивления, работают по тому же
методу. Допустим, имеется вольтметр на номинальное напряжение
10 В, если взять источник постоянного тока на 10 В, а сопро-
тивление вольтметра равно 10 000 Ом, нетрудно подсчитать, что
показания прибора 0—1—2—3—4—5—6—7—8—9—10 будут соот-
ветствовать следующим величинам измеряемого сопротивления
гх: 90 000, 40 000, 23 400, 15 000, 10 000, 7500, 4300, 2500, 1100 и 0.
Обычно омметр имеет встроенные в него источник постоянного
гока (например, батарейку от карманного фонаря) и реостат,
которым устанавливают стрелку прибора на нуль при закорочен-
ных выводах, предназначенных для подключения измеряемого
сопротивления.
Для измерения средних сопротивлений (от 1 до 100000 Ом)
применяют омметры с параллельной схемой (рис. 107, fl), где
прибор И подключают параллельно измеряемому сопротивлению
151
гх. Очевидно, и при такой схеме показания прибора будут за-
висеть от измеряемого сопротивления, и, следовательно, его мож-
но отградуировать в единицах измерения сопротивлений. После-
довательную схему (рис. 107, б) применяют при измерении боль-
ших сопротивлений. В качестве регулирующего элемента у оммет-
ров вместо реостата применяют магнитный шунт, выполненный в
виде пластинки из ферромагнитного материала и расположенный
Рис. 108. Магнитоэлек-
трический логометр:
1 и 2 — рамкн, 3 — полюса,
4 — измеряемое сопротивле-
ние, 5 — источник питания
около полюсов магнита прибора (для
омметров используют только магнито-
электрические приборы). Магнитный
шунт можно перемещать относительно
полюсных наконечников магнита с по-
мощью винта, головка которого выведена
наружу корпуса омметра. При этом изме-
няются магнитная индукция и величина
вращающего момента подвижной системы
прибора при том же токе, протекающем
по его рамке.
Омметр М471 питается от источника в
виде гальванического элемента напряже-
нием 1,4 В и имеет два предела измере-
ния до 100 Ом при параллельной схеме
и до 10 000 Ом при последовательной.
Класс точности 1,5.
Логометры широко используют для
измерения сопротивлений. Магнито-
электрический логометр (рис. 108) содержит магнитную систему,
между полюсами <5 которой размещена подвижная система
прибора, состоящая из двух скрепленных между собой под
некоторым углом рамок 1 и 2. Одна из этих рамок (токовая)
включена последовательно с измеряемым сопротивлением 4, а
другая (напряжения)—параллельно источнику питания 5. При
протекании тока по рамкам создаются противоположно направ-
ленные вращающие моменты М\ и М2. При определенном поло-
жении подвижной системы эти моменты уравновешиваются, при-
чем положение равновесия всегда соответствует определенному
сопротивлению 4, и, следовательно, шкалу прибора можно про-
градуировать непосредственно в единицах сопротивления. Лого-
метры нашли широкое применение в различных приборах для
измерения сопротивлений, в частности в мегомметрах.
Мегомметры предназначены для измерения сопротивле-
ния изоляции электроустановок, но при пусконаладочных рабо-
тах применяются также для измерения больших сопротивлений,
прозвонки электрических цепей и проверки правильности их сбор-
ки, проверки обмоток различных элементов на целость и в других
случаях. Промышленностью выпускаются мегомметры с автоном-
ным питанием и питанием от сети переменного тока. Первые имеют
генератор постоянного тока с ручным приводом и логометр. К ним
относят мегомметры Ml 101 на напряжение 100, 500 и 1000 В,
152
ЧС-05 и МС-06 на 2500 В. Вторые имеют выпрямитель и лого-
метр. К ним относят мегомметры М503 и Ф-2. Кроме того, вы-
пускают мегомметры Ml 102 (искробезопасные), в которых для
предотвращения искрения вместо коллектора применен селено-
вый выпрямитель.
Рис. 109. Мегомметр Ml 101:
а — схема, б — нагрузочная характеристика
Мегомметры серии Ml 101 (рис. 109, а) выпускают трех моди-
фикаций: Ml 101/1 на 100 В с пределами измерения 0,1—200 кОм
и 0,01—20 МОм; Ml 101/2 на 500 В с пределами измерения 0,5—
1000 кОм и 0,05—100 МОм; Ml 101/3 на 1000 В с пределами изме-
рения 0,5—1000 кОм и 0,2—200 МОм (пределы даны для рабочей
части шкалы). Внутреннее сопротивление мегомметров достаточ-
но велико (100 кОм на напряжение 100 В; 0,5 МОм на напряже-
ние 500 В и 1 МОм на напряжение 1000 В), поэтому напряжение
па зажимах мегомметра значительно изменяется при изменении
измеряемого сопротивления.
На рис. 109, б приведена нагрузочная характеристика мегом-
метров Ml 101, показывающая зависимость напряжения на зажи-
мах мегомметра (в процентах номинального) от измеряемого
сопротивления (в процентах от максимального значения рабочей
части шкалы).
Универсальный мегомметр МС-0,5, рассчитанный на напряже-
ния 500, 1000 и 2500 В, имеет следующие пределы измерения: на
напряжении 2500 В — 1—1000 МОм, 0,1—100 МОм и 0,01—
10 МОм; на напряжении 1000 и 500 В—0,1—100 МОм. Измене-
ние номинального напряжения осуществляется шунтированием
генератора сравнительно небольшим сопротивлением. Выпускает-
ся также мегомметр МС-05 только на напряжение 2500 В, кото-
рый, как и ранее выпускаемый мегомметр МС-06, имеет те же
пределы измерения, что и универсальный мегомметр МС-05 на
напряжение 2500 В. Внутреннее сопротивление мегомметров
153
МС-06 и МС-05 на напряжение 2500 В — 10, 100 кОм и 1 МОм
соответственно пределам измерения (верхним, рабочей части шка-
лы) 100, 1000 и 10 000 МОм.
На рис. ПО, а приведена нагрузочная характеристика мегом-
метров МС-05 на номинальное напряжение 2500 В. На рис. 110, б
и в приведены схемы включения мегомметра МС-05 с зажимом Э
1 2 345 Ю 2030 40100200 5001000300010000,
0,10,2 0,5 1 2 3 410 20 ' 30 100 300500'l000,П=Ю
0,010,020050,10.20,30,41 2 345 Ю 3050 100,11-100
а)
Рис. ПО. Мегомметр МС-05:
а — нагрузочная характеристика, б и в — схемы включения
с использованием зажима Э и без него
(экран)' для исключения влияния токов утечки по поверхности
изоляции на результаты измерения и без зажима Э. При исполь-
зовании зажима Э в измерительную рамку логометра Л попадает
ток /ж=/скв, а токи утечки протекают, минуя измерительную
рамку логометра. Если зажим Э не используется, ток утечки /ут
попадает в логометр и вносит погрешность при измерении.
154
Мегомметры М503 и Ф-2 питаются от сети переменного тока
и удобны для снятия зависимости сопротивления изоляции от
времени приложения испытательного напряжения к соответст-
вующему объекту (снятие абсорбционных кривых). Мегомметр
Ф 2 (рис. 111, а) более совершенен, имеет четыре предела изме-
рения 0,1—20; 10—200; 100—2000 и 1000—20000 МОм, рассчитан
Рис. 111. Мегомметр Ф-2
с питанием от электросети:
а — схема, б — нагрузочная ха-
рактеристика
на 2500 В. Он состоит из компенсационного стабилизатора выход-
ного напряжения (электронная лампа Л1), лампового вольтмет-
ра (электронная лампа Л2 и показывающий прибор MQ), эта-
лонных сопротивлений /?э, включаемых последовательно с изме-
ряемым сопротивлением, падение напряжения на котором изме-
ряется ламповым вольтметром, и двух реле времени РВ1 и РВ2
на тиратронах МТХ-90. Тиратрон РВ1 загорается через 15, а РВ2
155
через 60 с после подачи напряжения на испытываемый объект,
сигнализируя о необходимости производить отсчет. На рис. 111, б
приведена нагрузочная характеристика мегомметра Ф-2.
Мосты постоянного тока бывают одинарные, двойные и ком-
бинированные. Одинарные мосты применяют преимущественно
для измерения сопротивлений от 10 Ом и более, двойные мосты
служат для измерения малых сопротивлений. Комбинированные
мосты могут работать как одинарные и как двойные.
ппальная схема оди-
нарного моста:
г,—— резисторы,
Б — источник питания,
Г — гальванометр
Одинарный мост представляет собой четы-
рехполюсник, образованный четырьмя сопро-
тивлениями, которые соединены в замкнутый
четырехугольник и называются плечами моста.
Одно из плеч — измеряемое сопротивление.
В одну диагональ моста включен источник пи-
тания, в другую — высокочувствительный ин-
дикатор тока с нулем посередине шкалы, в свя-
зи с чем его также называют нулевым указате-
лем. На рис. 112 показана упрощенная схема
одинарного моста постоянного тока, в котором
резисторы г,, г2, г3 и измеряемое сопротивление
гх образуют замкнутый четырехугольник. К ди-
агонали АС подведено питание от источника Б.
В диагональ ВГ включен гальванометр Г.
Если мост уравновешен, т. е. потенциалы точек
В и Г одинаковы и через гальванометр ток не
протекает, падение напряжения на резисторе
равно падению напряжения на сопротивлении
гх, а падение напряжения на резисторе г2 равно падению напря-
жения на г3. Кроме того, как по резисторам п и г2 протекают рав-
ные токи Ц=12, так и по сопротивлению гх и резистору г3 проте-
кают равные токи.
Следовательно, можно написать такие равенства и
11г2=1хГз, а поделив почленно первое равенство на второе, полу-
чим условие равновесия моста —, из которого можно вы-
г2 г3
вести выражение для определения измеряемого сопротивления
Однако для уравновешивания моста необходимо, чтобы один
из резисторов гь г2, г3 был регулируемым. Обычно в мостах все
три резистора rh r2, rs делают регулируемыми, причем резистор
г3, смежный с измеряемым сопротивлением, принято называть
плечом сравнения, а резисторы г( и г2 плечами отношения. В зави-
симестй от конструктивного выполнения плеч отношения мосты
разделяют на линейные (или реохордные) и магазинные. В мага-
зинных мостах все плечи представляют собой штепсельные или
рычажные магазины сопротивлений, а в линейных — плечи отно-
шения образованы реохордом (калиброванной проволокой), раз-
156
.п ленным подвижным контактом на две части. В линейных мос-
i.ix плечи отношения могут быть образованы также одним плавно
регулируемым сопротивлением в виде ползункового реостата
шроидальной формы.
Для пусконаладочных работ удобны малогабаритные мосты,
и частности мост ММВ (рис. 113). Такой мост удобен в работе-
Рис. 113. Малогабаритный одинарный мост ММВ:
а — ©бщий вид, б— схема; 1 и 2—зажимы, 3 и 4 — рукоятки
и обеспечивает для большинства случаев достаточную точность
пшерения (погрешность прибора 1—2%)- Для измерения сопро-
тивления гх его подключают к зажимам 1 и 2, а рукоятку 4 пере-
14 ночателя устанавливают в положение, соответствующее сопро-
। палению плеча сравнения такого же порядка, что и предпола-
гаемая величина гх измеряемого сопротивления. После этого
включают цепь питания и гальванометр соответствующими вы-
ключателями и вращают рукоятку 3 реохорда, пока не получат
такое соотношение плеч I, и /г реохорда, при котором стрелка
। альванометра Г установится на нуле. Перемножив числа,
расположенные против указателей на рукоятках 3 и 4, получают
измеряемое сопротивле-
ние.
Одинарные мосты
предназначены для изме-
рения сопротивлений ст
единиц до сотен тысяч ом.
11ри измерении на таких
мостах сопротивлений
меньше одного ома неиз-
бежны значительные по-
грешности, возникающие
из-за сопротивлений со-
единительных проводов и
переходных контактов в
цепи измеряемого сопро-
тивления.
Рис. 114. Схемы включения одинарного
моста Р316:
а — двухзажимная, б — четырехзажимная;
/—4 — зажимы; г/—г4 — сопротивления
157
Одинарный мост Р316 усовершенствован по сравнению с обыч-
ными одинарными мостами, благодаря чему его можно включать
по чстырехзажимной схеме, исключающей частично влияние на
роультат измерения соединительных проводов и переходных
контактов в цепи измеряемого сопротивления. Включая его по
двухзажимной схеме (рис. 114, а), можно измерять сопротивле-
ния от 20 Ом до 1 МОм, а собрав четырехзажимную схему (за-
жимы 1, 2, 3 и 4) со специальными калиброванными проводами,
можно измерять сопротивления от 10 мкОм до 20 Ом (рис. 114,6).
§ 25. Измерение сопротивлений на переменном токе
Измерения сопротивлений на переменном токе выполняют для
определения значений активного, индуктивного и емкостного сопро-
тивлений при заданной частоте или для определения величин ин-
дуктивности, взаимной индуктивности и емкости соответствующих
элементов электрической цепи, а также в тех случаях, когда изме-
рение на постоянном токе приводит к побочным явлениям (напри-
мер, электролизу или поляризации), вызывающим ошибки в
результатах измерений.
При измерениях сопротивлений на переменном токе исполь-
зуют многие методы измерений сопротивлений на постоянном
токе, однако следует учитывать, что при измерении сопротивления
методом амперметра и вольтметра получают полное сопротивле-
ние, которое зависит от частоты переменного тока. Широкое при-
менение нашли разнообразные мосты переменного тока для изме-
рения индуктивностей и емкостей, универсальные мосты, на кото-
рых можно измерять все виды сопротивлений: активное, индук-
тивное и емкостное, а также специальные мосты для измерения
емкостей и тангенса угла диэлектрических потерь изоляции и кон-
денсаторов. Промышленностью выпускаются и Приборы непосред-
ственной оценки для измерения емкостей конденсаторов (микро-
фарадометры).
При измерении сопротивлений переменному току следует поль-
зоваться источниками синусоидального напряжения со стабиль-
ной частотой. Если требуется измерить активное сопротивление в
электрической цепи, где превалирует реактивное сопротивление,
косвенным методом (используя амперметр, вольтметр и ватт-
метр), ваттметры надо выбирать малокосинусные с соответствую-
щими параметрами. Для исключения ошибок при измерении бла-
годаря введению в контролируемую цепь измерительных прибо-
ров необходимо учитывать не только их активные сопротивления,
но также индуктивности и емкости.
Измерения малых емкостей (менее 0,1 мкФ) и индуктивно-
стей (менее 0,001 Г) часто целесообразно выполнять при повышен-
ной частоте, используя в качестве источника питания генераторы
звуковой частоты.
Метод замещения позволяет измерять индуктивности и
емкости соответствующих элементов электрической цепи (дрос-
158
гелей и конденсаторов), используя наборы образцовых индуктив-
ных и емкостных сопротивлений (магазины индуктивностей и
< мкостей).
Па рис. 115, а приведена схема измерения емкости конденса-
।ора Сх методом замещения. Для измерения емкости Сх переклю-
чи гель сначала устанавливают в положение 1 и замеряют силу
пжа, протекающего через проверяемый конденсатор. После этого
Рис. 115. Измерение емкости и индук-
тивности при помощи магазина
емкостей:
а — метод замещения, б — резонансный
метод
Рис. 116. Мост для
измерения емкостей
переключатель устанавливают в положение 2 и набирают такую
комбинацию из конденсаторов магазина емкостей ME, при кото-
рой через магазин емкостей будет протекать такая же сила тока,
как и через проверяемый конденсатор. Таким образом, искомая
емкость равна емкости магазина емкостей при набранной комби-
нации его конденсаторов. Очевидно, проводимое напряжение и
частота источника питания в процессе измерения должны поддер-
живаться неизменными.
Аналогично можно методом замещения измерять и индуктив-
ности, только в этом случае следует вместо магазина емкостей
использовать магазин индуктивностей.
Резонансный метод в ряде случаев позволяет, собрав
несложную схему, измерить индуктивность, располагая магазином
емкостей, или измерить емкость, располагая магазином индуктив-
ностей. На рис. 115, б приведена схема для измерения резонанс-
ным методом индуктивности дросселя. Подобрав такое значение
емкости магазина емкостей, чтобы ток в цепи был минимальным,
можно сделать вывод, что емкостное и индуктивное сопротивле-
ния равны, а следовательно, нетрудно определить и искомую ин-
дуктивность.
Наиболее точные результаты измерения сопротивлений можно
получить, пользуясь мостовыми методами (мостами пере-
менного тока). На рис. 116 приведена схема моста для измере-
ния емкостей. После уравновешивания моста значение емкости
С\=С0—, а значение тангенса диэлектрических потерь tg 6ж=<вгС0.
159
Уравновешивание моста осуществляют резисторами п и гг-
На
ности
ПОВОЙ
рис. 117 показана схема моста для измерения индуктив-
дросселя, которая сравнивается с индуктивностью образ-
катушки
Рис. 117. Мост для
измерения иидук-
тивностей
индуктивности z0(/?0, Lo). Для уравновешивания
моста предусмотрен резистор г, который переклю-
чателем П может быть присоединен последова-
тельно дросселю или образцовой катушке индук-
тивности Zq. Если мост уравновешен, когда рези-
стор г присоединен последовательно дросселю
(переключатель П находится в правом положе-
нии), измеряемые индуктивность Lx и активное
сопротивление дросселя гх находят из следующих
выражений:
rx=R
Г1
о
г2
с другой — конденса-
Рис. 118. Электродина-
мический микрофарадо-
метр
На рис. 118 показана схема электродинамического микрофа-
радометра. Такую схему имеет, в частности, выпускаемый про-
мышленностью микрофарадометр Д-524, предназначенный для
работы от сети переменного тока напряжением 127 Б промыш-
ленной частоты. Измерительным механизмом прибора является
логометр, с одной из катушек которого последовательно включен
образцовый конденсатор с емкостью Со, а
тор, емкость которого Сх нужно измерить.
Таким образом, образуются две параллель-
ные ветви, подключенные к источнику пита-
ния с напряжением U~. Сила тока в каж-
дой ветви определяется как частное от деле-
ния напряжения U на сопротивление со-
ответствующей ветви. Угол отклонения по-
движной системы прибора зависит от
значения измеряемой емкости Сх, поскольку
емкость образцового конденсатора Со зада-
на, и сила тока, протекающего через него
при данных напряжении и частоте,— вели-
чина постоянная.
Широкое распространение получили мосты переменного тока
при испытании изоляции электрооборудования напряжением выше
1000 В, которые будут рассмотрены далее.
Контрольные вопросы
1. Какая разница между линейными и нелинейными сопротивлениями? При-
ведите примеры линейного сопротивления и двух нелинейных: одного с поло-
жительным динамическим сопротивлением на всех участках характеристики,
•а другого — содержащего участки характеристик с отрицательным динамиче-
ским сопротивлением.
160
2. Как зависит сопротивление постоянному току от температуры у металли-
ческих проводников?
3. Какие сопротивления встречаются в цепях переменного тока и в чем
их различие? Определите сопротивление переменному току с частотой 50 Гц
конденсатора емкостью 10 мкФ.
4. В чем заключается метод амперметра и вольтметра для измерения со-
противлений и каковы особенности использования его для измерения очень
малых и очень больших сопротивлений?
5. В чем сущность измерения сопротивления методом вольтметра?
6. Как устроен мегомметр с автономным питанием? Начертите схему
включения мегомметра МС-05 для измерения сопротивления изоляции с исполь-
«оваиием зажима «экран» и без него. \
7. На каком принципе основана работа одинарного моста? Начертите
схему и объясните процесс измерения сопротивления на мосте постоянного тока.
8. В чем сущность методов замещения их резонансного для измерения
индуктивного и емкостного сопротивлений? /
9. Как устроен микрофарадометр и как измеряют им емкости конден-
сатора?
10. Расскажите о схеме моста переменного тока для измерения индуктив-
ности и о работе с ним?
11 Заказ 333
Глава VI ПРОВЕРКА ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
§ 26. Общие сведения
Временной характеристикой является функциональная зави-
симость контролируемой величины А от времени Д=/(/).
В простейших случаях, наиболее часто встречающихся при
пусконаладочных работах, определение временной характеристики
сводится к измерению различных интервалов времени: полного
времени разгона двигателя, времени включения и отключения
выключателя, срабатывания реле и др. При этом приходится
измерять интервалы времени от тысячных долей секунды (при
проверке быстродействующих защит и работы контактов быстро-
действующих выключателей) до многих секунд и даже часов
(время разворота электродвигателей, процесса сушки оборудо-
вания и др.).
Для измерения времени применяют самые разнообразные при-
боры: миллисекундомеры, электросекундомеры, часы.
При более тонких исследованиях определяют характеристики
изменения во времени одной или нескольких электрических вели-
чин (например, силу тока двигателя во время его пуска или
изменение напряжения на роторе и статоре генератора после
отключения автомата гашения поля).
Если исследуемый процесс протекает медленно, пользуются
регистрирующими (самопишущими) приборами или ведут запись
показаний приборов через определенные промежутки времени (по
часам) и по данным измерений строят соответствующие графики.
При исследовании быстропротекающих процессов применяют
осциллографы (светолучевые и электроннолучевые), вибрографы
и др.
§ 27. Измерение времени действия
электрических аппаратов
Электрические аппараты с разрывными контактами относятся
к электромеханическим и время их действия измеряют обычно
электросекундомером. На рис. 119, а показан переносной лабо-
раторный электрический секундомер ПВ-53Л, работающий от
сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением ПО или
220 В и позволяющий измерять время от 10 с с высокой точ-
ностью (максимальная погрешность 0,05 с). Секундомер прост в
устройстве и обращении.
Подвижный сердечник 3 (рис. 119, б) электромагнита 2, питаю-
щегося от сети переменного тока, взаимодействуя с полем посто-
янного магнита 1, совершает 50 колебаний в секунду. Эти коле-
бания передаются системой зубчатых колес 4 стрелкам, одна -йз
которых (длинная) 5 отсчитывает десятые и сотые доли секунды
162
на большом циферблате, а другая (короткая) 6 — целые секунды
па маленьком циферблате. Питание подводится к зажимам * и
110 или 220 В в зависимости от напряжения сети. Остановить
секундомер можно, разорвав цепь питания или шунтируя обмот-
ку электромагнита 2, замыканием между собой зажимов К и
а)
Рис. 119. Электросекундомер ПВ-53Л:
а — общий вид, б — устройство; 1 — постоянный магнит; 2 —электромагнит,
3 — подвижный сердечник, 4 — система зубчатых колес, 5 и 6 — стрелки
На рис. 120, а — з показано, как используют электросекундо-
мер для измерения времени замыкания и размыкания контактов
различных электромеханических аппаратов (реле, контакторов
и г. п.).
Сопротивление г (рис. 120, з) следует выбирать возможно
большей величины, но таким, чтобы промежуточное реле П удер-
живалось после срабатывания и п(ш отпущенной кнопке Кн.
Длительность замкнутого состояния проскальзывающего контакта
аппарата измеряют по схеме, показанной на рис. 120, в, где вме-
сто размыкающего контакта реле Р надо подключить его проскаль-
зывающий контакт.
Использование рубильников при подаче питания на цепи для
измерения времени может дать дополнительную погрешность
из-за разновременности замыкания контактов рубильника. Для
уменьшения погрешности нужно добиться одновременности замы-
кания и размыкания контактов рубильника и, пользуясь им, про-
изводить операции включения и отключения быстро. Часто вместо
рубильника применяют промежуточное реле, контакты которого
замыкаются одновременно.
I I*
163
На рис. 120, б и з приведены схемы с промежуточным реле /7,
которое обычно выбирают с малым временем срабатывания и
возврата (на порядок меньше измеряемого времени). Аналогично
можно применять промежуточное реле и в других схемах.
ЭС
Рис. 120. Схемы включения электросекундомера при изме-
рении:
а, б и з—времени замыкания контактов . аппарата при его сраба-
тывании, в — времени размыкания контактов аппарата при его сра-
батывании, г—времени размыкания замыкающих контактов аппа-
рата при отключении питания с его обмотки, д — времени замыкания
размыкающих контактов аппарата после отключения питания с его
обмотки, е—продолжительности бестоковой паузы от момента раз-
мыкания одного контакта до момента замыкания другого контакта,
да: — продолжительности перекрытия контактов при срабатывании
аппарата между моментами замыкания одного и размыкания дру-
гого контактов; Р— проверяемое реле (контактор), П — промежу-
точное реле, В—выключатель, ЭС — электросекундомер,
К.Н— кнопка. К — зажнм, Э — электромагнит
й)
164
a)
5)
Рнс. 121. Электронный миллисекундомер ЭМС-54:
а — принципиальная схема, б — панель прибора; 1—9 — зажимы;
Л1—J16 — лампы, К/—К5 — ключи, М — магнитоэлектрический
прибор, Тр1—Тр2 —« трансформаторы
При отдельных видах пусконаладочных работ (наладка
быстродействующих защит, воздушных выключателей и др.) тре-
буется измерять время, составляющее тысячные доли секунды.
Для этого пользуются миллисекундомерами, например электрон-
ным ЭМС-54. Он представляет собой лабораторный переносной
прибор для измерения промежутков времени, начало и конец ко-
торых можно зафиксировать замыканием или размыканием кон-
тактов электрических аппаратов. Прибор позволяет измерять про-
межутки времени от 5 до 500 мс, имея пять пределов измерения:
до 25, 50, 100, 250 и 500 мс. Основная погрешность измерения не
более 5% номинального.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока
напряжением ПО, 127 или 220 В. Продолжительность непрерыв-
ного включения 8 ч. Прибор снабжен пусковым ключом, предна-
значенным для проверки реле и рассчитанным на отключение
тока от 10 А при 220 В и до 6 А при 380 В. Неодновременность
срабатывания контактов пускового ключа равна 0,3 мс, когда оба
контакта замыкаются, и 2 мс, когда один контакт замыкается, а
другой размыкается.
При работе прибора предварительно разряженный конденса-
тор известной - емкости заряжается в течение измеряемого про-
межутка времени электрическим током, сила которого поддержи-
вается неизменной. В этом случае напряжение на конденсаторе
в конце заряда пропорционально измеряемому промежутку вре-
мени. Напряжение измеряют высокоомным вольтметром, шкала
которого проградуирована непосредственно в миллисекундах.
На рис. 121, а приведена принципиальная схема электронного
миллисекундомера ЭМС-54. Заряд конденсатора С1 осуществляет-
ся через лампу Л1, обеспечивающую неизменность силы заряд-
ного тока от выпрямителя (трансформатор Тр1, кенотронная лам-
па ЛЗ, стабилизатор напряжения на лампе Л5). Ламповый вольт-
метр имеет лампу Л 2 с измерителем М (магнитоэлектрический
прибор") и выпрямитель (трансформатор Тр2, кенотронная лам-
па Л4).
Ключ К1 имеет три положения: «Установка предела», при
котором измеритель М включен в цепь заряда конденсатора СГ,
«Установка нуля», при котором измеритель М подключен к схеме
лампового вольтметра, а конденсатор С1 закорочен; «Измерение»,
при котором измеритель М и конденсатор С1 подключены к схеме
лампового вольтметра.
Ключ К2 имеет пять положений и служит для переключения
пределов измерения. Ключ КЗ — пусковой, используется для под-
ключения проверяемого реле. Ключ К4 служит для контроля
показаний прибора при проверке чувствительности, а ключ К5 —
для включения прибора. Лампа Л6 контролирует напряжение в
сети.
Подключение к прибору внешних цепей осуществляется при
помощи зажимов, размещенных на панели прибора (рис. 121, б).
На рис. 122 приведены схемы включения электронного милли-
166
секундомера для наиболее часто встречающихся случаев измере-
ний при проверке электромеханических реле и других аппаратов
с разрывными контактами.
Рассмотренные схемы (см. рис. 121 и 122) можно применять
также для измерения времени работы отдельных механизмов, не
Рис. 122. Включение электронного миллисекундомера
при измерении:
а — времени срабатывания реле с замыкающими контактами,
б — времени срабатывания реле с размыкающими контактами,
в — времени возврата реле с замыкающими контактами, г — вре-
мени возврата реле с размыкающими контактами, д — продол-
жительность бестоковой паузы, е — длительности импульса при
срабатывании реле, ж — времени между замыканиями двух кон-
тактов, з — времени между размыканиями двух контактов
имеющих разрывных контактов. Для этого к исследуемым меха-
низмам пристраивают на время испытания специальные перенос-
ные контакты. Такой прием, например, используют для измере-
ния времени возврата индукционного элемента реле РТ-80.
167
§ 28. Определение временных характеристик
медленно протекающих процессов
При исследовании медленно протекающих процессов можно
периодически, например через час, записывать контролируемые
величины и затем строить соответствующие графики, показываю-
щие зависимость этих величин от времени (временные графики,
или диаграммы). Время при контрольных замерах измеряют в
некоторых случаях в часах, а весь процесс длится десятки и
сотни часов (например, время сушки электрических машин и
трансформаторов). В таких случаях время измеряют с помощью
часов или самопишущих приборов.
Самопишущими приборами, обеспечивающими автоматическое
вычерчивание графика измеряемой величины или нескольких ве-
личин в функции времени (временные характеристики), целесо-
образно пользоваться при записи очень длительных процессов
в установках без обслуживающего персонала. В этих приборах
измерительный механизм несет связанное со стрелкой (указате-
лем) ,специальное перо, которое вычерчивает соответствующий
график на бумаге, перемещаемой с постоянной скоростью меха-
низмом, приводимым в движение пружиной или небольшим син-
хронным двигателем с редуктором.
При наладочных работах преимущественно используют пере-
носные самопишущие приборы, выпускаемые промышленностью
для измерения силы тока и напряжения: ампервольтметры Н370,
Н370М, Н370А, Н370А-Л1 и микроампермилливольтметры Н373-1,
Н373-2. Приборы серии П370 — многопредельные, магнитоэлек-
трической системы с купроксными выпрямителями, предназначе-
ны для измерения тока и напряжения в цепях постоянного и
переменного тока с частотой от 45 до 5000 Гц. Приборы серии
Н373 предназначены для измерений в цепях постоянного тока
небольших напряжений и силы тока.
Если требуется записывать одновременно показания многих
приборов, пользуются командной сигнализацией. На рис. 123,
а, б приведена несложная схема командной сигнализации на пере-
менном токе. Для безопасности проводка к рабочим местам вы-
полнена на напряжении 12 В и питается от понижающего транс-
форматора Тр на напряжение 220/12 В. Схема рассчитана на три
рабочих места, не считая места, где находится руководитель,
сигналы к которым подаются по соответствующим линиям (иа
схеме показана только одна линия, идущая от зажимов 3 к лам-
пе ЛЗ). Когда необходимо снимать показания приборов, руково-
дитель нажимает на кнопку !\н и у всех рабочих мест одновре-
менно загорятся лампы, подавая соответствующий сигнал. Недо-
статком такой схемы является невозможность получения обрат-
ных сигналов к руководителю о том, что команда принята и
исполняется.
Схема (рис. 123, б) не имеет этого недостатка. Здесь команд-
ная сигнализация выполнена на постоянном токе, рассчитана
168
также на три рабочих места (по схеме показана только одна
линия, идущая от зажимов 1 к лампе Л1). Руководитель может
подать команду одновременно на все рабочие места и раздельно
па каждое. Если нажать на кнопку Кн, сигнал через диоды Д1,
Д2 и ДЗ поступит на все рабочие места одновременно, и хотя
руководитель отпустит кнопку, лампы будут гореть на всех ра-
бочих местах и соответствующие лампы будут гореть на пульте
Рис. 123. Командная сигнализация:
а. — односторонняя, б — двусторонняя с подтверждением о выполнении задания;
1—3 —зажимы, Кн — кнопка, Д1—ДЗ —диоды, «/7/ —J13—лампы, РУ — указательное
реле
у руководителя. Это происходит в связи с тем, что при поступле-
нии сигнала на рабочее место срабатывает указательное реле
(на первом рабочем месте РУ) и питание будет подаваться до
тех пор, пока на соответствующем рабочем месте флажок указа-
тельного реле не будет поднят, после чего погаснут лампы на
соответствующем рабочем месте и на пульте у руководителя.
Таким образом, после подачи команды по загоранию ламп на
пульте руководитель знает, что сигнал на рабочие места посту-
пил, а по погасанию ламп узнает, что сигнал принят и задание
выполняется или выполнено (в зависимости от договоренности,
когда исполнители должны поднимать флажою указательного
реле: при получении сигнала или после выполнения задания).
Если команду надо подать на одно из рабочих мест, руководи-
тель нажимает не на кнопку Кн, а на кнопку Кн1, Кн2 или КнЗ
в зависимости от того, на какое рабочее место должна быть по-
дана команда.
169
§ 29. Определение временных характеристик
быстро протекающих процессов
Временные характеристики быстро протекающих процессов
получают с помощью специальных приборов: вибрографов, свето-
лучевых и электронных осциллографов.
Рис. 124. Виброграф:
1 — катушка, 2 — бумажная лента, 3 — пружина, 4 — пишущее устрой-
ство, 5— стальная пластина, 6— якорь, 7—сердечник, 8 — корпус,
9 — скоба, 10 — виит
Рис. 125. Устройство светолучевого осциллографа:
1 — осветитель, 2 — диафрагма, 3 и 9 — призмы, 4 — гальванометр,
5 — экран, 6 — записывающее устройство, 7 — линза, 8 — развер-
тывающее устройство
Виброграф (рис. 124)—несложный прибор, состоящий из
электромагнита с сердечником 7 и катушкой 1, помещенного в
корпус 8, якоря 6 пишущего устройства 4, установленного на
стальной пластине 5, соединенной с якорем 6 и закрепленной на
скобе 9. При подключении катушки электромагнита к сети про-
170
мышленной частоты стальная пластина колеблется с частотой
100 Гц в вертикальной плоскости, а карандаш пишущего устрой-
ства 4 вычерчивает кривую синусоидальной формы на бумажной
ленте 2, перемещаемой перпендикулярно плоскости чертежа под
действием механизма, у которого снимают временную характе-
ристику. Зная время одного периода ко-
лебаний пластины 5 (0,01 с), нетрудно
определить время движения соответст-
вующей части исследуемого механизма и
скорость этого движения Для регулиро-
вания амплитуды колебаний пластины 5
служит винт 10. Карандаш пишущего уст-
ройства 4 прижимается к бумажной лен-
те 2 пружиной 3.
Светолучевой осциллограф
позволяет наблюдать и записывать вре-
менные характеристики исследуемого
оборудования или соответствующих про-
цессов с помощью тонкого луча света на
перемещающейся с определенной скоро-
стью фотопленке, фотобумаге или днев-
ной бумаге, не требующей проявления.
Устройство светолучевого осциллографа
показано на рис. 125. Осциллограф имеет
гальванометр 4, оптическую систему, обе-
спечивающую формирование тонкого лу-
ча света, поступающего от осветителя /,
Рис. 126. Петлевой осцил-
лографический гальвано-
метр:
1 — зажимы, 2 — зеркальце,
3 — призма, 4 — винт,
5 — пружина, 6 — шлейф,
7 — полюса постоянного тока
направление его на зеркало гальваномет-
ра 4, подачу отраженного луча на записывающее устройство 6 со
светочувствительным материалом и развертывающее устройство 8
с экраном 5 для визуального наблюдения исследуемого процесса.
На рис. 125 показано устройство петлевого осциллографиче-
ского гальванометра, подвижная часть которого в виде петли
(шлейфа) 6 из тонкой бронзовой ленты помещена между полю-
сами постоянного магнита 7. Петля натянута пружиной 5 и опира-
ется на призмы 3. На петлю наклеено зеркальце 2. Зажимы /
предназначены для подключения гальванометра к исследуемой
электрической цепи, а винт 4 — для регулирования натяжения
петли.
В другой конструкции осциллографического гальванометра нет
постоянного магнита. Подвижная часть (рамка), заключенная в
корпус, представляет собой сменный элемент осциллографа,
вставляемый в одно из гнезд магнитного блока. Этот сменный
элемент называют гальванометром-вставкой или рамочным галь-
ванометром.
Рассмотрим работу светолучевого осциллографа. При подве-
дении к гальванометру переменного тока его подвижная часть
(для петлевого гальванометра — петля) будет колебаться в поле
постоянного магнита с частотой подведенного переменного тока.
171
Зеркальце также будет совершать колебательные движения с
амплитудой колебания (углом поворота), пропорциональной силе
тока, протекающего по петле, и той же частотой подведенного
переменного тока. Луч света, поступающий от осветителя 1 (см.
рис. 125) и ограниченный диафрагмой 2, призмой 3, направляется
на зеркало гальванометра 4. Отраженный луч света идет к приз-
ме 9, где расщепляется. Одна часть его поступает на вращающийся
зеркальный барабан 8, развертывающий луч так, чтобы он опи-
сывал на экране 5 временной график исследуемого переменного
тока, а другая — через линзу 7 на записывающее устройство 6.
Промышленностью выпускаются различные многоканальные
(содержащие по нескольку гальванометров) светолучевые осцил-
лографы.
Двенадцатиканальный универсальный светолучевой осцилло-
граф Н115 позволяет производить ультрафиолетовую запись на
фотобумаге, не требующей химического проявления (бумага УФ),
или фотографическую запись с химическим проявлением. Макси-
мальная ширина фотобумаги 120 мм. Емкость кассеты 25 м. Ис-
точник света — ртутная лампа сверхвысокой яркости мощностью
100 Вт.
Скорость движения фотобумаги может регулироваться ступе-
нями от 0,5 до 10 000 мм/с. Предельная скорость записи на фото-
бумаге с химическим проявлением чувствительностью (500 ед.
ГОСТ) 2600 мм/с.
Комплект приборов КИ5 включает осциллограф Н115 с бло-
ком питания й блоком магазинов шунтов и добавочных сопротив-
лений, размещенных на монтажном столе. Этот комплект позво-
ляет регистрировать токи до 6 А и напряжения до 600 В. Схема
комплекта предусматривает возможность дистанционного управ-
ления режимом его работы.
Осциллографические гальванометры выбирают по чувствитель-
ности Si, рабочей частоте fp (рабочая частота /р осциллографи-
ческого гальванометра обычно в 2—3 раза меньше его собствен-
ной частоты /о в воздухе) и максимально допустимой силе тока
/макс, исходя из следующих условий:
S/ AzMaKC < у; Si Ахмнн ^d; fp> (3-5) fx,
где fx — частота исследуемых колебаний; h — ширина носителя
записи (пленки или экрана); d — толщина записываемой или
наблюдаемой линии (следа светового луча); А х макс И Ах м1Ш —
максимальная и минимальная амплитуды исследуемых величин.
Скорость V записи периодических процессов с частотой fx
при выбранной длине I одного периода определяют по формуле
Для непериодических процессов продолжительностью t при
выбранной длине / осциллограммы скорость записи подсчитывают
по формуле V=~.
172
Возможности свстолучевых осциллографов, как и всяких элек-
|[>омеханических аппаратов, ограничены из-за недостаточного
оыстродействия. Применяют их для исследования периодических
процессов, протекающих с частотой до нескольких тысяч герц, и
кратковременных разовых процессов длительностью не менее
нескольких долей миллисекунды.
Рис. 127. Электроннолучевой осциллограф:
I — электроннолучевая трубка, 2 — входная цепь, 3 — уси-
литель вертикального отклонения, 4 — усилитель горизон-
тального отклонения, 5 — генератор пилообразного напряже-
ния, 6—блок питания; I—III — положения перемычки;
П1—ПЗ — переключатели
Электроннолучевые осциллографы — преимущест-
венно однолучевые, позволяют наблюдать периодические процессы
в широком диапазоне частот (от единиц до сотен миллионов
герц) и кратковременные продолжительностью короче тысячных
шлей микросекунды при уровне исследуемых величин от деся-
। ых долей милливольта до нескольких киловольт. Электронно-
лучевые осциллографы имеют большое входное сопротивление
(от сотен тысяч ом до нескольких мегом) и позволяют исследо-
вать не только протекание отдельных процессов во времени, но
и зависимость одного процесса от другого, с ним связанного (на-
пример, зависимость магнитного потока или индукции от силы
намагничивающего тока в магнитных элементах).
Электроннолучевой осциллограф (рис. 127) состоит из элек-
|роннолучевой трубки 1, входной цепи 2, усилителей вертикаль-
ного 3 и горизонтального 4 отклонения, генератора пилообразного
напряжения 5 и блока питания 6.
Основным элементом осциллографа является электроннолуче-
вая трубка 1, представляющая собой электровакуумный прибор,
173
ложении напряжения к пластинам В
Рис. 128. Релейный коммутатор для
электроннолучевого осциллографа:
РП1 и РП 2 — поляризованные реле,
С1—СЗ — конденсаторы, Тр — трансформатор
в котором электронный поток, испускаемый катодом К, проходит
через модулятор М и после фокусировки и ускорения анодами
А1 и А2 попадает на экран Э (слой люминофора — вещества, спо-
собного светиться под действием ударяющихся в него заряжен-
ных частиц, например электронов). Пластины В и Г образуют
развертывающую систему, обеспечивающую перемещение элек-
тронного пучка по вертикали (вертикальное отклонение) при при-
и по горизонтали (горизон-
тальное отклонение) при
приложении напряжения к
горизонтальным пласти-
нам Г.
Обычно к горизонталь-
ным пластинам подводят
равномерно возрастающее
напряжение, обеспечиваю-
щее горизонтальное переме-
щение конца электронного
луча примерно на всю шири-
ну экрана, после чего напря-
жение быстро уменьшается и
опять начинает равномерно
нарастать. Такое напряже-
ние в виде пилообразных им-
пульсов получают от спе-
циальных генераторов пило-
образного напряжения.
Исследуемое напряжение
Uv через входную цепь 2 и усилитель вертикального отклонения 3
подводят к пластинам В вертикального отклонения, которые сме-
щают конец луча по экрану на величину, пропорциональную вели-
чине подведенного напряжения.
В результате воздействия на электронный луч пилообразного
и исследуемого напряжений, подведенных соответственно к пла-
стинам Г и В, на экране появляется изображение графика иссле-
дуемого процесса, выражающего зависимость мгновенных значе-
ний напряжения Uy от времени.
Яркость изображения зависит от плотности электронного луча
и регулируется изменением напряжения, подведенного к модуля-
тору М реостатом rl. Фокусируют электронный луч реостатом г2,
изменяя напряжение, подводимое к первому аноду А1 (напряже-
ние, подводимое к аноду А2, обычно подгоняют при первоначаль-
ной настройке осциллографа после его изготовления).
Одной из важных характеристик электроннолучевой трубки
является ее чувствительность, т. е. величина отклонения (в мил-
лиметрах) светового пятна на экране на 1 В напряжения, прило-
женного к отклоняющим пластинам. Если при' подведении к
отклоняющим пластинам напряжения U светящееся пятно смес-
174
гнтся на h мм, то чувствительность 5=-^ мм/В. В современных
осциллографах применяют электроннолучевые трубки с чувстви-
тельностью 0,15—1,5 мм/В. При очень большом уровне Uv под-
носимого сигнала его ослабляют обычно при помощи емкостно-
резисторного делителя напряжения, который имеется во входной'
цепи перед усилителем. Если уровень сигналов Ux и Uy достато-
чен для необходимого отклонения электронного луча, эти сигна-
лы можно подвести непосредственно к выводам отклоняющих
пластин х и у, устанавливая переключатели П1 и П2 в верхнее
положение. При малых уровнях Ux и Uv сигналов их подают
к выводам Вход х и Вход у, от которых они попадают на входы
усилителей 3 и 4, а затем к отклоняющим пластинам. При этом
переключатели П1 и П2 должны быть установлены в нижнее
положение, при котором отклоняющие пластины соединяются с
выходами усилителей.
При использовании электроннолучевого осциллографа для
одновременного исследования нескольких процессов нужно иметь
или многолучевой осциллограф, снабженный специальной много-
лучевой трубкой, или многоканальный — представляющий собой
обычный однолучевой осциллограф, снабженный быстродействую-
щим коммутатором, поочередно подводящим к зажимам Вход у
175
исследуемые объекты или соответствующие контролирующие ве-
личины, например ток и напряжение одного объекта. /
Для большинства пусконаладочных работ достаточно обеспе-
чить возможность наблюдения двух процессов при сравнительно
низких частотах. В этих случаях целесообразно применять Д1ух-
канальный релейный коммутатор (рис. 128), который имеет рва
поляризованных реле РП1 и РП2 (например, РП4), импульсйый
трансформатор Тр и конденсаторы С1—СЗ. Первичная обмётка
импульсного трансформатора подключена к выходу генератора
пилообразного напряжения осциллографа ЭО, а вторичная об-
мотка через контакты реле РП2— к обмоткам реле РП1 и РП2.
Вход осциллографа подключается контактами реле РП1 через
входные цепи rl и г2 к исследуемым объектам Объект 1 и
Объект 2.
При работе осциллографа импульсы напряжения на вторичной
обмотке импульсного трансформатора Тр, которые образуются
при обратном ходе луча, управляют реле РП1 и РП2. После од-
ного периода пилообразного напряжения контакты реле переклю-
чились в левое положение, показанное на рисунке, и на вход
осциллографа подводится напряжение от Объекта Р, в следую-
щий период пилообразного напряжения контакты реле РП1 и
РП2 переключатся в другое положение (на рисунке правое) и
на вход осциллографа будет подводиться напряжение от Объек-
та 2. Такой процесс повторяется через каждый период пилообраз-
ного напряжения, вследствие чего на экране осциллографа по-
явятся графики, характеризующие процессы, происходящие в
обоих объектах.
При использовании электроннолучевого осциллографа для ис-
следования взаимной связи двух процессов или двух параметров
одного процесса служат оба входа однолучевого осциллографа,
подключаемые определенным образом к двум исследуемым объек-
там или двум участкам одного объекта, с которых снимаются
соответствующие величины, взаимную связь между которыми
требуется Исследовать. При этом можно определить параметры
электрической цепи, измерить частоту исследуемого напряжения
и определить его фазовый сдвиг относительно тока или другого
напряжения, наблюдать кривые намагничивания электромагнит-
ных аппаратов, вольт-амперные характеристики электронных при-
боров и выполнять многие другие измерения и наблюдения, не-
которые из которых рассматриваются далее.
Для двух синусоидальных напряжений, совпадающих по фазе
и имеющих одинаковую частоту и амплитуду, при одинаковой
чувствительности осциллографа по вертикальной и горизонталь-
ной осям на экране электроннолучевой трубки появится изобра-
жение в виде прямой линии, расположенной под углом 45° отно-
сительно горизонтальной оси.
При неравенстве амплитуд исследуемых напряжений эта пря-
мая линия будет располагаться под другим углом относительно
горизонтали, в пределах от 0 по 90°.
176
При сдвиге по фазе исследуемых напряжений на экране по-
явится эллипс, переходящий в окружность, когда угол между
исследуемыми напряжениями равен 90° (рис. 129).
Если исследуются напряжения с разными частотами, на экра-
не электроннолучевой трубки появится изображение фигуры Лис-
сажу и тем сложнее, чем больше кратность частот. При этом
любая фигура Лиссажу вписывается в прямоугольник, стороны
которого соответственно равны амплитудам исследуемых напря-
жений. На этом основано определение частоты одного из иссле-
дхемых напряжений, отношение которой к частоте другого на-
пряжения равно отношению числа касаний фигуры Лиссажу к
одной из вертикальных сторон прямоугольника к числу касаний
гой же фигуры Лиссажу с одной из горизонтальных его сторон.
Обычно при измерении частоты исследуемого напряжения под-
водят это напряжение к одному из входов осциллографа, а к дру-
гому входу-—напряжение эталонного генератора и изменяют
частоту эталонного генератора до тех пор, пока она не сравняет-
ся с частотой исследуемого напряжения. При этом фигура Лис-
сажу имеет простую форму (круг, эллипс, прямая).
Если измеряемая частота fx близка к частоте f0, кратной час-
тоте f3 эталонного генератора, фигура Лиссажу, имеющая форму,
соответствующую данной кратности частот, будет медленно вра-
щаться. При этом число оборотов в секунду будет точно соответ-
ствовать разности частот Af=f0 — fx-
Если число точек касания фигуры Лиссажу со сторонами
описанного около нее прямоугольника обозначим тип, то
/,=7Э-+А/.
п
Этот метод обеспечивает высокую точность при измерении
частоты исследуемого напряжения, однако им следует пользовать-
ся только при сравнительно небольшой
кратности измеряемой и эталонной ча-
стот, не превышающей 6—8, поскольку
при больших кратностях фигуры Лис-
сажу имеют очень сложную форму.
В других случаях удобно пользо-
ваться круговой разверткой. Для этого
собирают схему (рис. 130). Вначале
исследуемые напряжения Ux и Uz
включают поочередно и, регулируя ве-
Рис. 130. Схема включения
осциллографа при круговой раз-
вертке с подведением исследуе-
мого и эталонного напряжений
к отклоняющим пластинам
личины г и С, добиваются в каждом
случае появления на экране осцилло-
графа окружности. Затем одновремен-
но подводят напряжения U\ и Uz- На
экране появится фигура Лиссажу, кото-
12 Заказ 333
177
рая будет неподвижна, если отношение выражается отноше-
нием двух целых чисел Nt и Л/г- Общее число выступов фигуры Лис-
сажу M=Mi + M2- I
Электронный луч при непрерывном движении от одной йер-
шины к другой пропускает Лг1~1 промежуточных вершин, ^гго
позволяет определить и N2, а следовательно, и частоту иссле-
дуемого напряжения.
Рис. 131. Фигуры Лисса -
жу при круговой раз-
вертке:
а — для отношения
частот 3/2, б — для отноше-
ния частот 7/3
Рис. 132. Схема включения осцил-
лографа при круговой развертке
с подведением исследуемого напря-
жения к модулятору электронно-
лучевой трубки:
X н У — пластины, С — конденсатор,
г — резистор, Г — генератор,
30 — осциллограф
Рекомендуется отрегулировать подводимые напряжения так,
чтобы амплитуда напряжения большей частоты f2 была несколько
меньше аплитуды напряжения меньшей частоты ft. Такая схема
предназначена для электроннолучевых трубок, не имеющих внут-
реннего соединения между вертикальными и горизонтальными
пластинами, но может использоваться и для трубок с внутренним
соединением одной горизонтальной и одной вертикальной пластин,
если ее дополнить разделительным трансформатором. На рис. 131
показаны фигуры Лиссажу для отношения частот M2/Mi=3/2,
М=5, М,=2 (рис. 131, а) и W7V, = 7/3, М=10 и М,=3 (рис. 131,6).
Можно производить измерение частоты исследуемого напря-
жения по схеме (рис. 132). К пластинам х и у подводятся сину-
соидальные напряжения от фазосдвигающей цепочки, состоящей
из резистора г и конденсатора С, подключенной к эталонному
генератору Г. Напряжение, частота которого fx подлежит измере-
нию, подводится к модулятору электроннолучевой трубки (вход z
осциллографа ЭО). Это напряжение изменяет яркость пятна, в
результате чего появляется ряд светящихся дуг, разделенных
темными промежутками. При кратном соотношении частот эта-
лонного генератора и исследуемого напряжения светящиеся дуги
будут неподвижны и по их числу можно судить о соотношении
сравниваемых частот.
При наличии в электроннолучевой трубке центрального элек-
трода напряжение высшей частоты подается на этот электрод.
178
Па экране появится изображение в виде зубчатого колеса. Соот-
нршение частот определяется в этом случае числом зубцов осцил-
лбграммы.
Контрольные вопросы
1. Какие временные характеристики определяют при пусконаладочных
работах?
2. Какие приборы применяют для определения временных характеристик?
3. Каково устройство электросекундомера ПВ-53Л?
4. Начертите схемы включения электросекундомера при измерении времени
замыкания, размыкания и переключения контактов электрических аппаратов.
5. Каково устройство вибрографа и как им пользуются для получения
виброграмм электрических аппаратов?
6. Каковы устройство и принцип действия электромеханического осцилло-
графа?
7. Как работают электронные осциллографы и из каких основных блоков
они состоят?
12*
Глава VII ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ
I
§ 30. Внешний осмотр контактов
При внешнем осмотре проверяют качество монтажа контакта
(чистоту обработки контактных поверхностей, наличие антикорро-
зионных покрытий, плотность прилегания контактирующих по-
верхностей и др.).
Непосредственное присоединение алюминиевых шин и нако-
нечников к медным стержневым выводам аппаратов на токи до
400 А допускается только в закрытых помещениях с относитель-
ной влажностью не более 80%. В остальных случаях присоедине-
ние алюминиевых шин к стержневым медным зажимам осущест-
вляют через медноалюминиевые переходы. Соединение в медно-
алюминиевых переходах должно быть сварным, например выпол-
ненным методом холодной сварки.
Для плоских зажимов медных выводов допускается непосред-
ственное присоединение алюминиевых шин при условии предва-
рительного покрытия контактных поверхностей кадмием, оловян-
но-цинковым сплавом или другим металлом с аналогичными элек-
трическими и антикоррозионными свойствами при толщине по-
крытия не менее 18 мкм.
Болтовые соединения и стержневые контактные соединения
на алюминиевых шинах осуществляют, используя тарельчатые
пружины и специальные шайбы и гайки. Наружный диаметр
тарельчатой пружины должен быть меньше подкладываемой под
нее шайбы.
Присоединение алюминиевых шин и наконечников к стержне-
вым зажимам на токи до 30 А допускается нормальными кадмиро-
ванными или никелированными гайками. При использовании
медноалюминиевых переходов при присоединении медных шин
или при присоединении медных шин к медным выводам аппара-
тов на токи более 400 А рекомендуется брать увеличенные гайки
из меди или медных сплавов.
Чтобы обеспечить переход с меди на алюминий, разрешается
армирование алюминиевых шин и наконечников медными наклад-
ками с одной стороны или двух и применение плакированного
алюминия. Накладки для армирования изготовляют из листовой
холоднокатаной меди М-1 или М-2 толщиной 1 мм (для арми-
руемых элементов до 3 мм) и 1,5 мм (при большей толщине
армируемых элементов). Число вдавливаний при холодной свар-
ке должно быть не более одного на каждые 4 см2.
Наиболее надежными контактными соединениями, получающи-
ми все большее распространение в монтажной практике, следует
считать сварные соединения алюминиевых шин электро- или
аргонодуговой сваркой, а проводов, жил кабелей и кабельных
наконечников — термитными патронами и методом взрыва.
180
При положительных результатах осмотра контактных соеди-
нений приступают к измерениям для получения соответствующих
объективных показателей, характеризующих качество контактных
соединений.
§ 31. Основные показатели качества
контактных соединений
При хорошо выполненных контактных соединениях участок
цепи, содержащий контакт, должен иметь сопротивление, превы-
шающее сопротивление участка цепи такой же длины и не содер-
жащего контактного соединения не более чем на 20%. Повыше-
ние сопротивления контактного соединения говорит об ухудшении
качества контакта. Поэтому отношение сопротивления гк участка,
включающего контакт, к сопротивлению г такого же целого
участка является одним из основных показателей, получивших
название коэффициента дефектности контакта по сопротивлению
/<г=^.
г
Учитывая, что увеличение сопротивления вызывает увеличение
падения напряжения на данном участке, о качестве контактного
соединения можно судить также по величине падения напряже-
ния при определенной силе тока или сравнивая падение напря-
жения на участке с контролируемым контактным соединением и
на таком же целом участке. Поэтому отношение падения напря-
жения UK на первом участке к падению напряжения U на втором
может служить вторым показателем качества контакта, который
называют коэффициентом дефектности контакта по падению на-
пряжения:
Известно, что при плохом контакте, когда протекает через
него электрический ток, выделяется значительное количество
гепла и контакт сильно нагревается. Следовательно, отношение
температуры t°K контакта к температуре f целого проводника
является третьим показателем качества контакта, называемым
коэффициентом дефектности по температуре:
Многочисленные исследования показали, что для одного и
того же контактного соединения KT>Ku>Kt° и, следовательно,
сопротивление контакта постоянному току является лучшим пока-
зателем качества контактного соединения. Однако это не исклю-
чает использование и других рассмотренных ранее критериев в
качестве дополнительных и даже основных, если по каким-либо
причинам затруднительно воспользоваться первым критерием.
181
Таблица JO
Предельно допустимые сопротивления контактов шин ОРУ
Марка провода Сопротивление контакта. мкОм Марка провода Сопротивлеиие контакта, мкОм Марка провода Сопр оти влё н не контакта, мкОм
М 70 115 М 240 32 А и АС-185 70
М-95 90 МП-240 35 Л и АС-240 55
М-120 70 А и ЛС-95 135 АСУ-300 45
М-150 50 А и АС-120 ПО АСУ-400 30
М-185 40 А и АС-150 90
О качестве контактных соединений ошиновки открытых рас-
пределительных устройств ОРУ можно судить, сравнивая их
сопротивления с предельно допустимыми значениями на участке
35 см, приведенными в табл. 10.
Предельно допустимые температуры различных контактов
приведены в табл. 11.
Таблица 11
Предельно допустимые температуры нагрева и перегрева (выше 35° С)
контактов
Название контакта Предельная температура, с С
нагрева перегрева
Контактные соединения из меди, алюминия и их сплавов с нажатием, осуществляемым болтами, -
заклепками 80 45
То же, с нажатием, осуществляемым пружинами 75 40
Щеточные, клиновые и втычные контакты .... 70 35
Посеребренные контакты 85 ' 50
Серебряные контакты 100 65
Контакты, выполненные сваркой 120 85
Контакты из металлокерамики, приваренной или припаянной серебряным припоем 120 85
Контакты предохранителей 120 85
Скользящие и стыковые контакты 100 65
Сопротивления контактов можно определить методами изме-
рения малых сопротивлений, рассмотренными в гл. V. Кроме того,
разработано много специальных приборов для проверки качества
контактных соединений по сопротивлению, падению напряжения и
температуре, некоторые из которых мы рассмотрим.
§ 32. Приборы и приспособления для проверки
качества контактов
Электрические испытания. Многопредельный микро-
омметр М246, представляющий собой логометрический прибор
с оптическим указателем, предназначен для измерения на посто-
янном токе сопротивлений от 2 мкОм до 1 Ом. Питание прибора
182
осуществляется от аккумулятора напря-
жением 2,5 В или полупроводникового
выпрямителя от сети 220—127 В.
Принципиальная схема включения
прибора микроомметра М246 для измере-
ния малых сопротивлений показана на
рис. 133. При подключении токовых щу-
пов 1 и 4 и подаче питания через измеряе-
мое сопротивление Rx будет протекать
ток, причем падение напряжения на эта-
лонном сопротивлении R, включенном в
токовую цепь, подводится к рамке 5 лого-
метра, создающей противодействующий
момент. При подключении потенциаль-
ных щупов 2 и 3 к измеряемому сопро-
Рис. 133. Микроомметр
М246:
/—4 — щупы, 5 и 6 — рамки,
— измеряемое сопротивление,
R — эталонное сопротивление
тивлению Rx падение напряжения на нем будет подводиться к рам-
ке 6 логометра, создающей основной вращающий момент. Прибор
содержит поляризованное реле (рис. 133 не показано), обмотка
Рис. 134. Прибор для проверки контакта методом паде-
ния напряжения:
а — принципиальная схема, б — внешний вид, в — установленный
на изолирующей штанге; 1 — корпус, 2— скоба, 3—зажимы,
4 — ножевой наконечник, 5 — бакелитовая тпубка. 6 — провод,
7 — штагга; В— выпрямитель, П — переключатель
183
которого включена параллельно рамке 6, предназначенное для за-
щиты от перегрузки при неправильно выбранном пределе измере-
ния. Подключается микроомметр к измеряемому сопротивлению
самозачищающими щупами (2 пары) для работы на всех пределах.
Щупы снабжены подпружиненными заостренными наконечниками,
промаркированными соответственно маркировке зажимов прибора.
Прибор для испытания контактов методом па-
дения напряжения (рис. 134, а) содержит повышающий
трансформатор Тр, первичная обмотка которого подключается к
испытываемому контакту, а вторичная через выпрямитель В
и переключатель пределов измерения П — к милливольтметру mV.
Все детали смонтированы в небольшом корпусе 1 (рис. 134,6).
Прибор с помощью скоб 2 крепится на штанге 7 (рис. 134, е),
причем зажимы 3 прибора соединяют с проводами 6, пропущен-
ными внутри бакелитовых трубок 5 и припаянными к ножевым
наконечникам 4.
Этим прибором можно измерять падение напряжения на кон-
тактах проводов линии электропередачи ЛЭП и ошиновке ОРУ
при напряжении до 220 кВ. Пределы измерений: 5—25—125 мВ
для устройств напряжением до ПО кВ и 10—25—62,5 мВ для
устройств напряжением 220 кВ и выше. При пусконаладочных
работах прибором удобно пользоваться в процессе пусковых ис-
пытаний (испытаний под рабочим напряжением при токе на-
грузки).
Температуру контактов можно измерять обычными средства-
ми, применяемыми при испытании электрооборудования: термо-
парами и термометрами сопротивления (реже жидкостнымй тер-
мометрами).
Чувствительный элемент измерительного прибора должен
плотно прилегать к контролируемому участку, для чего термо-
пары и термометры сопротивления можно наклеивать на соответ-
ствующие участки и закрывать медной фольгой. Головки жидкост-
ных термометров следует обернуть несколькими слоями станиоли,
плотно прикрепив к контролируемому участку, а снаружи при-
крыть теплоизоляционным материалом.
Для одновременного контроля температуры на нескольких
участках обычно пользуются несколькими термопарами или тер-
мометрами сопротивления, поочередно подключаемыми соответ-
ствующим переключателем к чувствительному прибору (милли-
вольтметру или гальванометру). Для каждой термопары должна
быть градуировочная кривая, которая позволяет по показаниям
прибора найти значение температуры. Поскольку температура в
местах холодного спая (места подключения прибора к термопаре)
в различных условиях проведения измерений будет разной, термо-
пары обычно градуируют на температуру перегрева (разность
температуры горячего и холодного спая). Зная температуру пере-
грева, нетрудно определить температуру контакта, прибавив к
ней температуру воздуха в месте установки измерительного при-
бора.
184
На рис. 135, а показана схема электротермометра, специально
предназначенного для измерения температуры контактов. Это
неравновесный мост, одним плечом которого служит малогаба-
ритный медный термометр-сопротивление. К одной диагонали
моста подключен источник постоянного тока 1 (например, бата-
рейка ФБС-0,25 напряжением 1,6 В). В другую диагональ вклю-
чен микроамперметр 2. Чтобы можно было измерять температуру
контактов и токоведущих частей, находящихся в работе, прибор 4
(рис. 135, б) и измерительную головку 5, содержащую термометр-
сопротивление 3 (см. рис. 135, а), устанавливают на изолирую-
щей части штанги 6.
Рис. 135. Электротермометр для измерения температуры контактов:
а — схема, б— электротермометр, установленный на изолирующей штанге;
/ — источник постоянного тока, 2— микроамперметр, 3—термометр сопротивления.
4 — прибор, 5 — измерительная головка, 6 — штанга
Электротермометр градуируют на температуры от 0 до 150° С.
Показания прибора снимают через некоторое время после при-
жатия измерительной головки к контролируемому контакту и
прогрева ее, когда стрелка прибора перестанет перемещаться и
установится у соответствующего деления шкалы. Измерения
выполняют, соблюдая требования техники безопасности при ра-
боте в действующих электроустановках. '
Механические испытания. При выполнении контактных соеди-
нений возможны дефекты, которые трудно определить при внеш-
нем осмотре и измерении сопротивления (например, недостаточ-
ная затяжка винтовых и болтовых контактных соединений, скры-
тые изъяны сварных и паяных соединений и др.).
Качество подготовки плоских поверхностей в контактах, напри-
мер, при соединении шин, проверяют щупом (0,02—0,03X10 мм).
В местах соединения плоскостей щуп не должен проходить более
чем на 5 мм от края.
Давление болтовых контактов проверяют, выполняя контроль-
ный поджим обычным ключом с динамометром или ключом с
регулируемым крутящим моментом со сменными головками, под-
бираемыми под гайки разных размеров.
Контрольный поджим гаек и винтов зажимов вторичных цепей
выполняют, пользуясь обычными ключами и отвертками. При
лом возможно заедание из-за несоответствия резьб винта и гайки
185
и неисправности резьбы. Чтобы убедиться, что достаточно боль-
шое усилие при поджиме объясняется давлением со стороны за-
жимаемого проводника, его следует во время контрольного под-
жима пошевеливать, держа свободной рукой около зажима.
Контрольные вопросы
1. Какие виды контактов применяют в электроустановках?
2. Каким требованиям должно удовлетворять контактное соединение?
3. Что является основным показателем качества контакта?
4. На что следует обращать внимание при внешнем осмотре контактов?
5. Каково устройство многопредельного микроомметра М246 и как им
пользоваться?
6. Как устроен прибор для определения качества контактов по падению
напряжения?
7. Какие механические методы испытания контактных соединений вы знаете?
Глава VIII ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИИ
§ 33. Общие сведения
Электротехнические установки имеют изоляторы (диэлектри-
ки), предназначенные для изоляции токоведущцх частей между
собой и относительно земли или заземленных частей оборудова-
ния. В общем виде изоляцию можно представить схемой заме-
щения, показанной на рис. 136.
Рнс. 136. Схема замещения изоляции (а) и кривые токов
по схеме замещения (б):
Сг — геометрическая емкость, Cggc — абсорбционная емкость,
т абС — сопротивление абсорбционной цепи, т — сопротивление
сквозной проводимости, ИП — искровой промежуток, соответ-
ствующий пробивному напряжению (Jnp
Геометрическая емкость Сг изоляции, как и любого
конденсатора, представляющего собой два проводника-электрода,
разделенные диэлектриком, с диэлектрической проницаемостью е,
определяется геометрическими размерами изоляции и электродов.
Геометрической емкостью объясняется мгновенный бросок
тока, который быстро спадает при подведении к изоляции посто-
янного напряжения. Величиной геометрической емкости опреде-
ляется емкостной ток при приложении к изоляции переменного
напряжения. Геометрическую емкость иногда называют мгновен-
ной емкостью СМГн-
Омическое сопротивление г характеризует электро-
проводность диэлектрика, определяющую ток сквозной проводи-
мости (ток утечки). Сопротивление диэлектрика г значительно
уменьшается при повышении температуры и влажности. Влияние
влажности особенно сильно сказывается, когда в диэлектрике
присутствуют примеси веществ, легко диссоциирующих и раство-
римых в воде. При подведении постоянного напряжения мгновен-
но устанавливается ток сквозной проводимости.
187
Искровой промежуток ИП характеризует предел элек-
трической прочности диэлектрика. Если увеличивать подводимое
к диэлектрику напряжение, то при U = Бпр произойдет пробой
диэлектрика и нарушение его изоляционных свойств.
Большинство твердых диэлектриков имеет неоднородную
структуру, вследствие чего в них образуются участки, способные
накапливать свободные объемные заряды (явление абсорбции).
Этим объясняется то, что измеряемое сопротивление большинства
твердых диэлектриков при подведении напряжения зависит от
времени его приложения. В схеме замещения (см. рис. 136, а)
это показано наличием цепи Сабс — Габс, по которой проходит ток
/3 заряда емкости Сабс-
Следует иметь в виду, что емкости Сг и Са^с обеспечивают
сохранение заряда на испытываемом объекте и после его отклю-
чения. Поэтому при разряде (закорачивании токоведущих частей,
разделенных испытываемым диэлектриком) емкость Сг разряжа-
ется мгновенно, а емкость Сабс —- длительное время, тем большее,
чем больше произведение габсСабс абсорбционной цепочки, ими-
тирующей процесс абсорбции.
Рассмотренная схема замещения позволяет объяснить физи-
ческие процессы, происходящие при действии на изоляцию посто-
янного напряжения, а также выяснить требования к объему испы-
тания диэлектриков.
При подаче напряжения U на изоляцию возникает резкий
бросок тока 12, определяемый в основном емкостью Сг, почти
мгновенно спадающий до нуля, ток заряда /3 емкости Сабс и ток
сквозной проводимости /4, определяемый сопротивлением г. Таким
образом, график кривых тока в диэлектрике, показанный на
рис. 136, б (кривая /), можно представить как результат сложе-
ния ординат трех графиков, определяющих ток через емкость Сг
(кривая 2), абсорбционную цепочку (кривая 3) и активное сопро-
тивление (прямая 4).
До испытания измеряют сопротивление изоляции постоянным
напряжением (мегомметром) или выпрямленным напряжением
(от сети переменного тока), снимают абсорбционную кривую
Гиз=/(0> или ограничиваются определением коэффициента аб-
сорбции
где гБ0 и Г15—сопротивления изоляции, замеренные через 60 или
15 с после подачи напряжения.
Если результаты измерения сопротивления изоляции удовле-
творительные, испытывают изоляцию повышенным напряжением,
причем испытательное напряжение должно быть несколько мень-
ше испытываемой изоляции.
Методы измерения сопротивления изоляции и снятия абсорб-
188
ционных кривых не 'отличаются от методов измерения больших
сопротивлений.
Как уже отмечалось, на сопротивление изоляции влияют тем-
пература, влажность и загрязнения. Поэтому измерения жела-
тельно производить при температуре, близкой к нормальной экс-
плуатационной (для машин и трансформаторов 75° С). При нала-
дочных работах измерения выполняют при положительной (более
-f-5, —10° С) температуре. При температуре ниже 0°С влага, кото-
рая может содержаться в изоляции, замерзает и результаты из-
мерений не могут быть достоверными. Изоляция перед испыта-
нием должна быть очищена от грязи и протерта сухой тряпкой.
Абсолютные значения сопротивления изоляции, как правило, не
нормируются.
Коэффициент абсорбции является важным показателем, харак-
теризующим состояние изоляции. Для сухой изоляции он значи-
тельно больше единицы, а для влажной близок к единице. Для
бумажно-масляной изоляции считается хорошим показателем,
если Да 1,2-
Приведение сопротивления изоляции к температуре Д, если
известно сопротивление изоляции rtl при температуре t\, можно
осуществить по формулам:
для изоляции класса А
1 л 40 .
»д=/7,-10 ;
для изоляции класса В
1 f\ 60
r/2=rZ1-10
Сопротивление изоляции класса А увеличивается примерно в
1,5 раза при снижении температуры на 10° С, а класса В—
примерно в 2 раза при снижении температуры на 18° С.
§ 34. Методы определения
степени увлажнения изоляции
В электроустановках применяют электрооборудование с раз-
личными изоляционными материалами. Один из них, например,
фарфор и пластмасса, не подвержены увлажнению, другие —
жидкие диэлектрики (в частности, трансформаторное масло),
волокнистые материалы (ткани, бумага, картон) и электроизоля-
ционные смолы в значительной степени подвержены увлажнению,
если не будут приняты соответствующие меры (герметизация
маслонаполненных аппаратов, специальные покрытия изоляции
других аппаратов и электрических машин).
Увлажнение изоляции приводит к снижению ее сопротивления,
повышению диэлектрических потерь и в конечном счете к быст-
рому старению и выходу из строя. Поэтому при выполнении пус-
коналадочных работ уделяется большое внимание оценке степени
189
увлажнения изоляции, особенно аппаратов с волокнистой изоля-
цией.
Измерение сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции
и диэлектрических потерь, а также сопоставление этих данных
с результатами предыдущих измерений позволяет во многих слу-
чаях сделать вывод о состоянии изоляции испытываемого обору-
дования. Однако при решении вопроса о возможности включения
некоторых видов оборудования, в частности трансформаторов, без
сушки в ряде случаев требуется измерять величины емкостей и
их отношений при разных температурах, частотах и через раз-
ные промежутки времени. На основании сравнения этих величин
с нормами, приведенными для трансформаторов в «Инструкции
по монтажу и введению в эксплуатацию трансформаторов
(РТМ 16687000—73)», принимается решение о возможности вве-
дения трансформатора в работу без сушки.
Существует три метода определения степени увлажненности
трансформаторов, связанных с изменением емкостей обмоток
трансформаторов.
Метод «емкость — температура» заключается в срав-
нении емкостей обмоток трансформатора при разных температу-
рах. Обычно принято, чтобы разность температур была 40—50° С,
а низшая температура не менее 20° С. При этом отношение емко-
сти обмотки в нагретом состоянии (Сгор) к емкости обмотки в
холодном состоянии (Схол) не превышает 1,05—1,1 для сухой
ИЗОЛЯЦИИ.
Недостаток этого метода в том, что требуется еще и контроль-
ный прогрев трансформатора. Поэтому в практике пусконаладоч-
ных работ большое распространение получили другие методы
«емкость — частота» и «емкость-—время», основанные на том, что
геометрическая емкость заряжается мгновенно, в то время как
абсорбционная емкость — через некоторое время, и тем большее,
чем суше изоляция, поскольку у сухой изоляции сопротивление и
емкость больше, чем у увлажненной.
Метод «емкость — частота» заключается в том, что
сначала измеряют емкость С50 на частоте 50 Гц, когда проявляет-
ся только геометрическая емкость, независимо от того, сухая или
увлажненная изоляция у испытываемого оборудования. Затем из-
меряют емкость С2 на частоте 2 Гц, при которой у сухой изоля-
ции будет проявляться только геометрическая емкость, а для
увлажненной изоляции в результате измерения будет входить и
абсорбционная емкость. Поэтому отношение С2/С50 для сухой
изоляции близко к единице, а для увлажненной — соответственно
1,2—1,3.
Метод «емкость — время» заключается в том, что сна-
чала заряжают емкость испытываемого объекта (трансформато-
ра), а затем осуществляют двукратный ее разряд: быстрый, зако-
рачивая сразу после окончания заряда, и медленный — через 1 с
после окончания заряда. Прирост АС общей емкости С за счет
абсорбционной емкости у сухой изоляции будет незначителен
190
( \ССух=0,02 С—0,08 С), а для увлажненной изоляции намного
больше (ЛСвл^ОД С). Измерение степени увлажнения изоляции
рассмотренными методами удобно производить прибором ПК.В-8,
разработанным Всесоюзным научно-исследовательским институ-
|<>м энергетики (ВНИИЭ). Ранее требовалось два прибора:
И КВ-13 или П1\В-7 для измерения по методу «емкость — частота»
и ЕВ-3 для измерения по методу «емкость — время».
Рис. 137. Схема прибора ПКВ-8
Прибор ПКВ-8 предназначен для определения степени увлаж-
ненности как залитых, так и не залитых маслом силовых транс- <
форматоров на монтажной площадке и в полевых условиях. Кро-
ме того, прибор можно применять для контроля состояния изо-
ляции высоковольтных вводов, измерительных трансформаторов
и других объектов в тех случаях, когда при оценке состояния
изоляции испытываемого объекта необходимо установить, имело
иг место ее изменение на одном объекте в разные моменты вре-
мени.
Оценку состояния изоляции трансформатора, залитого маслом,
производят путем измерения величин (С2 — СБ0) и С. Из резуль-
татов измерения получается величина С2/С=-^—^^--(-1, которая
сравнивается с нормами, приведенными в инструкции по контролю
состояния изоляции трансформаторов перед вводом в эксплуа-
тацию.
191
При измерениях на трансформаторах, не залитых маслом,
определяется величина С и АС, соответствующая величине.АС,
измеряемой прибором ЕВ-3. Оценку состояния изоляции произво-
дят сравнением величины &CIC с нормами на относительный при-
рост емкости, приведенными в инструкции.
Основными узлами прибора ПКВ-8 (рис. 137) являются элек-
тронный вольтметр, универсальный источник питания и реле вре-
мени. Электронный вольтметр представляет собой параллельно-
балансный каскад, в плечи которого включены пентоды Л1, Л2.
Между катодными резисторами R11 и R20 включен через доба-
вочный резистор микроамперметр И, ток которого пропорциона-
лен величине измеряемой емкости. Подгонка отдельных пределов
измерения электронного вольтметра осуществляется изменением
добавочного резистора в цепи микроамперметра R13— R17. Кро-
ме того, к электронному вольтметру относится делитель напря-
жения, состоящий из резисторов R23 и R24.
Универсальный источник питания состоит из трансформатора
Тр1, батареи Б, выпрямителя ДЗ с конденсатором С12 и преобра-
зователем, к которому относятся трансформатор Тр2, полупро-
водниковые триоды ТЗ и Т4 и выпрямитель на диодах Д4 и Д5
с конденсаторами СЮ и СП.
Реле времени образовано составным триодом Т1 — Т2 и поля-
ризованным реле РП с двумя обмотками lull, двумя неподвиж-
ными контактами Л (левый) и П (правый) и подвижным кон-
тактом Я-
Питание преобразователя можно осуществить от батареи Б
(типа «Сатурн» или «Марс») или от сети переменного тока на-
пряжением 220 В через трансформатор Тр1. Напряжение питания
прибора регулируют резистором R21.
Переключатель П1 служит для переключения прибора на раз-
ные режимы работы: отключено при положении /, установка
напряжения питания — положение 2, измерение емкости С — поло-
жение 3, измерение прироста емкости АС — положение 4 или при-
роста емкости (С2 — С50) —положение 5.
Преобразователь дает на выходе постоянное напряжение 60 В
для питания анодных цепей ламп Л1 и Л2, 120 В — для питания
цепи заряда испытываемого объекта и переменное напряжение
для питания цепей накала ламп Л1 и Л2.
Рассмотрим принцип работы прибора ПКВ-8. При включении
переключателя П1 (на схеме он показан в отключенном состоя-
нии— положение /) подается питание к преобразователю и реле
времени. Выпрямленное напряжение подводится к шинке +120 В
для заряда испытываемого объекта и к шинке +60 В для питания
анодных цепей ламп Л1 и Л2.
При измерении емкости С (рис. 138) переключатель П1 пере-
водится в положение С (на схеме положение 3), переключатель
ПЗ находится в положении заряд (замкнуты контакты 1—2 и
5—4). Реле РП находится в исходном состоянии, как показано
на схеме, под действием тока, протекающего по обмотке II. Ток
192
по обмотке I не протекает, так как составной триод Т1—Т2 заперт
(гок базы /е=0). В этом положении объект заряжается в тече-
ние 20—30 с по цепи: шинка +120 В, резисторы R4 и R3, контакты
// — Я реле РП, объект, заземленный корпус прибора. Эталонный
конденсатор С5 — С8 замкнут на корпус через контакты 1—2
переключателя ПЗ.
Рис. 138. Панель прибора ПКВ-8
Для разрядки объекта на эталонный конденсатор переключа-
тель ПЗ переводится в положение изм. При этом его контакты
1—2 размыкают вход электронного вольтметра, контакты 2—3
через резистор R3 замыкают конденсатор С4 на корпус прибора,
контакты 5—4 размыкаются. Напряжение на переходе база —
эмиттер составного триода Т1 — Т2 резко возрастает, последний
отпирается и через обмотку I реле РП проходит импульс тока,
амплитуда которого превышает ток в обмотке II.
Заряженный объект до момента срабатывания реле РП не-
сколько разряжается (через резистор R3). Однако снижение
напряжения на емкости объекта незначительно благодаря нали-
чию опорного конденсатора С4.
Через 2 мс после отпирания составного триода Т1 — Т2 реле РП
срабатывает и своими контактами П — >7 соединяет объект с эта-
лонным конденсатором и входом электронного вольтметра. Спустя
еще 10 мс (после заряда конденсатора С1 — СЗ и запирания состав-
ного триода Т1 — Т2) реле РП возвращается в исходное состояние,
его контакты П — Я размыкаются, эталонный конденсатор отде-
ляется от объекта и поддерживает на входе электронного вольт-
метра напряжение
U=Eaap
__
сх+ сэт
С,
р ______
^зар „ >
сэт
а так как зарядное
13 Заказ 333
193
напряжение Езар=120 В и емкость Сэт эталонного конденсато-
ра С5 — С8 при данном измерении величины постоянные, показания
электронного вольтметра будут соответствовать измеряемой емко-
сти Сх.
При измерении прироста емкости АС (или С2 — Cso) переключа-
тель П1 переводят в положение АС (или С2 — С50), на схеме поло-
жение 4 (или 5), закорачивая резистор R3. Испытываемый объект
заряжается в течение 60 с. Затем переключатель ПЗ переводят
в положение изм и его контакты 2—3 закорачивают объект. Через
6 мс срабатывает реле РП и его контакты П — Я подключают объект
к эталонному конденсатору С5 — С8, на который он разряжается
в течение 1 с (при измерении С2— С60 около 0,15 с). Спустя 1 с
(или 0,15 с при измерении С2— СБ0) реле РП возвращается в исход-
ное состояние, его контакты П — Я размыкаются, эталонный кон-
денсатор С5— С8 отделяется от объекта и поддерживает на входе
электронного вольтметра напряжение L7=£3ap— ss Езар
пропорциональное приросту емкости.
При подготовке объекта для измерения степени увлажненности
прибором ПКВ-8 необходимо указанный объект отключить от дру-
гих цепей, очистить изоляторы от грязи и влаги, после чего соби-
рают схему измерения. При этом для трансформатора заземляют
корпус, все обмотки, кроме испытуемой, соединяют с корпусом,
отдельные выводы каждой обмотки соединяют между собой закорот-
кой. Измеряют сопротивление изоляции.
При подготовке прибора ПКВ-8 к работе его располагают в не-
посредственной близости от измеряемого объекта. Корпус прибора
заземляют, пользуясь соответствующим зажимом на его панели.
Если прибор должен питаться от сети, то используют шнур пита-
ния, которым его подключают через гнезда 220 В. Переключатель
заряд—изм (на схеме ПЗ) устанавливают в положение заряд. Пере-
ключатель рода работы (на схеме П1) переводят в положение UA
и, вращая ручку yctn UA резистора (на схеме R21), добиваются
совмещения стрелки прибора с красной чертой на его шкале. После
этого прибор должен прогреваться в течение 2—3 мин.
При измерении проверяют установку анодного напряжения и,
если это необходимо, проводят дополнительную регулировку ручкой
уст UA, переключатель предела измерения ставят в положение
100 тыс. пФ, переключатель режима работы (на схеме П1) перево-
дят в положение С и ручкой уст 0 производят установку стрелки
прибора на нуль. Переключение переключателя заряд — изм (на
схеме ПЗ) в положение заряд и проверке установки стрелки при-
бора на нуль при отключенном объекте измерения обязательны при
каждом измерении. После этого присоединяют объект измерения
более коротким приводом к зажиму объект прибора.
Для измерения величины С переключатель П1 устанавливают
в положение С (на схеме положение 3). Через 20—30 с (время за-
ряда объекта) переключатель ПЗ переводят в положение изм и отсчиты-
вают показания на шкале прибора. Если выбранный предел измерения
194
не соответствует измеряемой емкости (показания составляют менее
одной пятой части шкалы), переключатель предела измерения уста-
навливают в нужное положение.
Для измерения величины С2 — С80 переключатель режима работы
/// устанавливают в положение С2 —С50 (на схеме положение 5)
и объект заряжают не менее 60 с. После этого переключатель ПЗ
переводят в положение изм и отсчитывают показания по шкале
прибора.
Отношение С2/С50 подсчитывают по формуле
С2 С2 — Csn . ।
С5О с '
Пределы измерения подбирают так же, как и при измерении
емкости С.
Для измерения величины АС переключатель режима работы П1
переводят в положение АС (на схеме положение 4) и объект заря-
жают не менее 60 с. После этого переключатель ПЗ переводят в по-
ложение изм и отсчитывают показания по шкале прибора.
Для перевода в единицы емкости (пикофарады) показаний при-
бора последние следует умножить на коэффициент /<, приведенный
ниже:
Пределы измерения, тыс. пФ .... 1 2 10 20 100
Коэффициент, К................ 20 40 200 400 2000
При измерении небольших емкостей до 1000 пФ следует учиты-
вать влияние проводника, соеди няющего измеряемый объект с при-
бором, для чего измеряют величины С и (С2 — С50) или АС у этого
проводника и учитывают их при определении С (С2 — С50) или АС
измеряемого объекта.
Для малоувлажненных объектов с величиной емкости С—20 000 пФ
нужно учитывать появление погрешности при измерении С2 —
н АС на пределе «1 тыс. пФ». В этих случаях истинную величину
прироста емкости определяют по формуле
ЛР ____д^ С+100 тыс. пФ
''^ист — зМ^изм Г7+ ~ -
100 тыс. пФ
Для объектов с сопротивлением изоляции менее 1000 МОм для
получения более точных результатов следует истинную величину
относительного прироста емкости (АС/С)нст определять по формуле
(АС/С)ист=/(2ЛС
нзм//C1Q.3M-
Поправочпые коэффициенты и /<2 зависят от пределов изме-
рения, их можно определить по кривым, приводимым в инструкции
к прибору ПКВ-8.
Рассмотренные методы определения степени увлажнения по изме-
рению емкостей эффективны только для волокнистой изоляции клас-
са А и применяются в основном для определения степени увлажне-
ния обмоток силовых трансформаторов. При испытании слоистой
изоляции класса В, в частности электрических машин, критерием
13* 195
степени увлажненности является характер вольт-амперной характе-
ристики /ут=/(U).
Если для сухой изоляции
характер, то для увлажненной
Рис. 139. Зависимость тока утечки
от приложенного напряжения для
сухой (/) и увлажненной (2) изо-
ляции
эта характеристика носит линейный
она нелинейна, причем нелинейность
выражена тем более, чем больше
прикладываемое напряжение постоян-
ного тока (рис. 139). Нелинейность
вольт-амперной характеристики при
этом характеризуется коэффициентом
нелинейности /<||ел, равным отноше-
нию сопротивления изоляции при
испытательном напряжении, которое
равно половине номинального напря-
жения к сопротивлению изоляции,
замеренному при испытательном на-
пряжении, равном двойному номи-
нальному напряжению изоляции. Для
сухой изоляции это отношение равно
единице, и для влажной — больше
единицы.
§ 35. Измерение диэлектрических потерь
для определения состояния изоляции
Если к изоляции приложить переменное напряжение U, через
нее будет протекать емкостный ток 1С, сила которого при данном
напряжении определяется емкостью С, и активный ток /а, обуслов-
ленный сопротивлением изоляции г и явлением абсорбции, а также
дипольной поляризацией (диэлектрическим гистерезисом).
а) б)
Рис. 140. Диэлектрические потери:
а — векторная диаграмма токов в диэлектрике, б — зависи-
мость диэлектрических потерь от температуры; / — для сухой
изоляции, 2 — для увлажненной изоляции
Активный ток может служить критерием качества диэлектрика,
однако его величина зависит, кроме того, и от геометрических раз-
меров диэлектрика, от которых зависит также и емкостный ток.
Чтобы исключить влияние размеров диэлектрика, за критерий со-
стояния изоляции удобно принять отношение активного тока /а
196
к емкостному току 1С, которое, как видно из векторной диаграммы,
показанной на рис. 140, а, равно тангенсу угла ё, называемого
углом диэлектрических потерь. Обычно tg ё изоляции электрообору-
дования составляет сотые и тысячные доли единицы. Для удобства
принято измерять tg6 в процентах, что численно в 100 раз больше.
Гели tg6=0,0035, то в процентах он равен 0,35.
Рис 141. Схемы мостов для измерения диэлектрических потерь:
а—нормальная, б — перевернутая, в —с заземленной диагональю
Для одного и того же диэлектрика диэлектрические потери зави-
сят от температуры (рис. 140, б) и частоты приложенного напряже-
ния. Для лучшей оценки состояния изоляции измерять tg ё изоля-
ции высоковольтного оборудования и масла желательно при напря-
жении выше 1000 В (обычно 10 кВ) и при температуре, близкой
к той, которая бывает при нормальном режиме работы. В любом
случае температура диэлектрика должна быть положительной (не
менее 10еС). Измеряют tgё мостом переменного тока.
В установках напряжением выше 1000 В для измерения тангенса
диэлектрических потерь и емкости применяют специальные высоко-
вольтные мосты (рис. 141). Мост образован эталонным конденсато-
ром (воздушный конденсатор без потерь) емкостью С3 и измеряемым
объектом с емкостью Ск и потерями, эквивалентными потерям в со-
противлении /Д, а также регулируемыми резистором R1 и конден-
сатором С, шунтированным нерегулируемым резистором R2. В диа-
гональ АВ моста включен через усилитель У вибрационный галь-
ванометр Г. Для безопасности при пользовании мостом включены
разрядники Р, пробиваемые при напряжении больше 100—150 В
относительно земли. Мост будет уравновешен, только если напря-
жения в точках А и Б будут одинаковы по амплитуде и фазе. После
уравновешивания моста tg ёА, Rx и Сх могут быть определены из
следующих соотношений:
tg6x=<o/?2C; RX=R1^-; Сх=С3-^~ и Rx=aU2C xtg&x,
197
где С3 ц Сх — емкости, Ф; Rx, R3 и R2— сопротивления, Ом; da=rnf
(f — частота, Гц).
Для объектов, заземленных с одной стороны, такая схема не-
приемлема и потому пользуются так называемой перевернутой схе-
мой (рис. 141,6). При измерении по этой схеме внутренние узлы
моста Rl, R2 и С находятся под высоким напряжением, так как
напряжение попадает на экран моста. Поэтому в мостах, предусмат-
ривающих возможность работы по перевернутой схеме, экран с ука-
занными узлами изолирован на полное испытательное напряжение
от корпуса (кроме того, заземляемого) для обеспечения безопасности
при измерении. Для безопасности при измерении предпочтительнее
схема моста с заземленной диагональю (рис. 140, в). Регулируемые
узлы моста С и R1 в этой схеме одним полюсом заземлены, и, сле-
довательно, манипулирование с ними безопасно для лица, произво-
дящего измерение.
§ 36. Испытание изоляции повышенным напряжением
Приложение повышенного напряжения к испытываемому обо-
рудованию позволяет выявить дефекты изоляции, которые нельзя
обнаружить ни одним другим видом испытаний. Если изоляция
испытываемого оборудования выдерживает повышенное напряже-
ние, значительно превышающее номинальное, можно быть уверен-
ным, что изоляция будет выдерживать не только номинальное
напряжение, но и возможные при эксплуатации перенапряжения.
Испытание повышенным напряжением является основным и
обязательным видом испытания для всех видов изоляции. Однако
из-за сложности проведения испытаний допустимо в процессе
монтажа не испытывать высоковольтное оборудование повышен-
ным напряжением, если для этого требуется напряжение 100 кВ
и более. Испытание повышенным напряжением проводят преиму-
щественно на переменном токе, но некоторые виды оборудования
целесообразно испытывать на постоянном токе. Это связано с
тем, что для испытания оборудования, обладающего большой
емкостью, требуется очень мощная испытательная установка мас-
сой в десятки тонн и потребляющая мощность, равную сотням
и даже тысячам киловольт-ампер. Кроме того, испытание постоян-
ным током позволяет лучше выявить местные дефекты и исполь-
зовать дополнительный критерий оценки качества изоляции в
виде тока сквозной проводимости (тока утечки), а у электриче-
ских машин испытательное напряжение равномерно распределя-
ется вдоль обмотки.
При испытании изоляции переменным током обычно исполь-
зуют источники промышленной частоты (50 Гц). Испытание повы-
шенным напряжением проводят в последнюю очередь, после вы-
полнения всех остальных видов измерений и испытаний, необхо-
димых для данного вида оборудования.
Нельзя проводить испытание повышенным напряжением, если
имеются видимые дефекты изоляции, изоляция не отвечае!
198
t рсбованиям норм для других видов испытаний, состояние масла
маслонаполненных аппаратов не соответствует нормам, а также
при увлажнении (органической изоляции) и загрязнении наруж-
ной поверхности изоляции испытываемого оборудования.
Испытание повышенным напряжением следует проводить,
। рого соблюдая требования техники безопасности и, в частности,
обеспечивая допустимые изоляционные расстояния от частей, на-
ходящихся под испытательным напряжением.
Рис. 142. Схема испытания изоляции повышенным на-
пряжением:
1 — автомат, 2 — регулятор напряжения, 3 — испытательный
трансформатор, 4 — кнопка, 5 — трансформатор напряжения,
6 — ограничивающее сопротивление, 7 — разрядник, 8 — вывод
к испытываемому оборудованию
Испытание изоляции повышенным напряжением переменного
1ока. Эти испытания выполняют по схеме, показанной на рис. 142.
Вначале проверяют работу схемы до подключения испытываемого
оборудования, плавно поднимая напряжение несколько больше
испытательного. Убеждаются в правильной сборке испытательной
схемы, нормальной работе регулятора напряжения, измеритель-
ных приборов и другого оборудования. Затем снижают напряже-
ние до нуля, отключают испытательную установку и заземляют
< с со стороны высшего напряжения, подключают к ней испыты-
ваемое оборудование, снимают заземление и, убедившись, что
регулятор напряжения 2 находится в начальном положении, при
котором выходное напряжение имеет минимальное значение,
включают автомат 1 и плавно поднимают напряжение, подводи-
мое от сети к испытательному трансформатору 3, а следовательно,
и к испытываемому оборудованию.
При этом скорость подъема напряжения до 30—40% испыта-
1сльного не нормируется, а в дальнейшем подъем напряжения
должен проводиться со скоростью, не превышающей 2—3% испы-
тательного напряжения в каждую секунду. Когда будет достиг-
н\ го заданное значение испытательного напряжения на испыты-
ваемом оборудовании, его поддерживают в течение времени, до-
1катодного для осмотра всей находящейся под действием испыта-
на шного напряжения изоляции. Это время должно составлять
5 мин для гигроскопической изоляции, например бакелитовой, у
которой не измерены диэлектрические потери и не определена
199
степень увлажнения, чтобы можно было оценить потери мощности
по степени нагрева после испытания, и 1 мин — для всех осталь-
ных видов изоляции и для гигроскопической, у которой были из-
мерены диэлектрические потери и определена степень увлаж-
нения.
Напряжение в данной схеме измеряют вольтметром VI, вклю-
ченным на стороне низшего напряжения испытательного транс-
форматора 3 и проградуированным по напряжению на стороне
высшего напряжения. Градуировать вольтметр лучше по искро-
вому вольтметру, подключенному к обмотке высшего напряжения
испытательного трансформатора.
Следует иметь в виду, что при испытании оборудования с
параметрами, отличными от тех, при которых градуировался
вольтметр VI, возможны ошибки в оценке подводимого напряже-
ния. Поэтому в испытательной схеме необходимо иметь постоянно
включенный искровой вольтметр, расстояние между шарами ко-
торого должно быть таким, чтобы пробой между ними наступал
при напряжении, немногим больше (порядка 5%) нормированного
испытательного напряжения для данного вида оборудования.
Таким образом, искровой вольтметр, являясь индикатором пре-
дельного напряжения, в данном случае косвенно служит для
защиты испытываемого оборудования от пробоя, не позволяя под-
вести напряжение, превышающее допустимое по нормам.
При испытании оборудования повышенным напряжением пере-
менного тока желательно измерять испытательное напряжение
непосредственно со стороны испытываемого объекта, т. е. на сто-
роне обмотки высшего напряжения испытательного трансформа-
тора 3 и вольтметром V2 с трансформатором напряжения 5
Сопротивление 6 служит для ограничения тока в испытатель-
ном трансформаторе и в искровом вольтметре при пробое.
Во время испытания необходимо тщательно наблюдать за
испытываемым объектом с безопасного расстояния. В редких
случаях, когда при свете трудно судить о поведении изоляции,
рекомендуется вести наблюдение в темноте.
После выдержки в течение требуемого времени напряжение
постепенно снижают до 30 40% испытательного, после чего ско-
рость снижения напряжения не нормируют и оно может быть
снято отключением автомата.
Изоляцию признают пригодной к эксплуатации, если не про-
изошло ее пробоя или перекрытия, не было отмечено наруше-
ния изоляции по показаниям приборов (резкие броски тока или
снижение напряжения) или по наблюдениям (выделение дыма
и газа, сильные скользящие разряды по поверхности, местные
нагревы после снятия с испытываемого объекта испытательного
напряжения) Допускаются явления короны на токоведущих час-
тях и элементах изоляции пли небольшие частичные разряды по
поверхности изоляторов.
Испытательное напряжение зависит от типа испытываемого
оборудования и его номинального напряжения (табл. 12).
200
Таблица 12
Испытательные напряжения промышленной частоты
Испытываемое оборудование * Номинальное напряжение, кВ Испытатель н ое напряжение, кВ
Электрические машины
(1бмотки статоров синхронных гене-
раторов и компенсаторов (каждая
фаза в отдельности относительно
двух других заземленных фаз):
до 1000 кВт 1—3 0,8 (I + 26/н), но не
ниже 1,5
от 1000 кВт 1—3,3 0,8 (1+264),
3,3—6,6 264
Более 6,6 0,8(264+3)
< )бмотки явнополюспого ротора —. 7,56/н, но не ниже 1,1
< >бмоткн неявнополюсного ротора — 664, но не ниже 1
( iomotkh возбудителя и подвозбуди- — 0,7564, но не ниже I
теля и другие машины постоянного и не выше 2,6
тока
Сопротивление гашения поля 2
Остальные цепи возбуждения и бан- — 1
дажи якорей машин постоянного
тока
()бмотки статоров электродвигателей
переменного тока:
до 1 кВт До 0,1 0,8 (О,5+26/н)
1 кВт и более До 0,1 0,8 (1+264)
до 1000 кВт Выше 0,1 0,8(1 +267н), но не
ниже 1,5
1000 кВт и более До 3,3 0,8(1+264)
То же Выше 3,3 до 6,6 264
» Выше 6,6 0,8 (3+267,,)
Обмотки роторов синхронных элек- -— 6,564, но не ниже 1,1
тродвигателей
Обмотки роторов электродвигателей — 1,564, но не ниже 1
с фазным ротором
Силовые трансформаторы,
автотрансформаторы, масляные
реакторы и дугогасящие катушки
< )бмотки вместе с выводами ** До 3 16/9
6 23/14
10 32/22
15 41/33
20 50
35 77
(оступные стяжные шпильки, прес- — 1—1,2
сующие кольца и ярмовые балки
(при осмотре активных частей)
Распределительные устройства
Измерительные трансформаторы на- 3 22
пряжения и тока, выключатели, 6 29
разъединители, оборудование КРУ, 10 38
КСО, комплектные токопроводы, 15 49
201
Продолжение табл. 12
Испытываемое оборудование * Номинальное напряжение, кВ Испытательное напряжение, кВ
сухие реакторы, проходные изоля- 20 58
торы (отдельно или на аппаратах, 35 85
кроме вводов, установленных на трансформаторе) 25
Подвесные и опорные изоляторы 3
6 32
10 42
15 57
20 68
35 100
НО 265
150 340
220 490
Конденсаторы связи и отбора мощ- ности:
СМР-55//3 5б/рТ 94
СМР-70/]/7 и СМ-70/Кз 70/^3 162
СМРЛЗз/р^З 133//3 180
ОМРЗ-ЗО 30 59
OMP3-35 35 69
смр-1бб/уТ нзб/]/? 238
смр-по/]/з 110//3 189
Фарфоровая подставка для конденса- — 70
тора связи
Конденсаторы для повышения коэф- 0,22 0,42/2,1
фициента мощности *** 0,38 0,72/2,1
0,50 0,95/2,1
1,05 2,4/3
3,15 5,9/15,8
6,3 11,8/22,3
10,5 20/30
Делительные конденсаторы:
ДМН-80-0,001 80 108
ДМН-80-0,0044 80 144
Каждый элемент опорной изоляции, —— 50
в том числе и изоляции воздушно- го выключателя
Устройства и цепи вторичной комму- До 1 1
тации, силовые и осветительные электропроводки
* Продолжительность испытаний I мин, а основной изоляции измерительных трансфор-
маторов, выполненной нз органических материалов, — 5 мин.
** В знаменателе приведены значения испытательных напряжений для трансформаторов
сухих и с облегченной изоляцией.
*♦* В числителе приведены значения испытательных напряжений, прикладываемых меж-
ду обкладками конденсаторов, а в знаменателе — относительно корпуса.
202
Мощность S испытательного трансформатора (кВ-А) выби-
рают исходя из величины испытательного напряжения U (кВ) и
емкости С испытываемого объекта (пФ)
5=2л/СО2-Ю~9,
1 те f— частота испытательного напряжения, Гц.
Ожидаемый при испытании ток
/исп=2л/С[/.1О-9, А.
Ориентировочные значения емкости одной фазы для некоторых
объектов испытания приведены ниже.
Объекты испытания
Вводы трансформаторов и масляных выключате-
лей, кВ:
до 220 ................................
выше 220 до 500 .......................
Измерительные трансформаторы.................
Силовые трансформаторы, отдельные трансфор-
маторы напряжения, электродвигатели до
100 кВ-А.....................................
Электродвигатели более 100 кВ-А..............
Турбогенераторы, кВ-А:
15 000—150 000.........................
более 150 000 .........................
Емкость одной
фазы, пФ
500—800
800—1300
100—1000
1 000—10 000
10 000—100 000
100 000—300 000
300 000—500 000
Для испытания оборудования повышенным напряжением при-
меняют специальные испытательные трансформаторы ИОМ на
напряжение 100—500 кВ и номинальные мощности 25—500 кВ-А,
предназначенные для испытания подстанционного оборудования,
а также трансформаторы ОМ на напряжения 15—35 кВ и номи-
нальные мощности 5—50 кВ-А, предназначенные для испытания
вращающихся машин. Номинальный ток испытательного транс-
форматора
Г _РцОЫ
'ном ,,
^ном
Кроме специальных испытательных трансформаторов для ис-
пытания изоляции повышенным напряжением переменного тока
используют измерительные трансформаторы напряжения, транс-
форматоры от маслопробойников и кенотронных аппаратов, сило-
вые трансформаторы.
При включении испытательных трансформаторов в сеть необ-
ходимо принять меры, предотвращающие появление высших гар-
моник, для чего следует подводить к ним не фазовое, а линейное
напряжение.
Регулирующие устройства должны обеспечивать плавное регу-
лирование напряжения испытательного трансформатора от 30%
до полного испытательного напряжения и не допускать разрыва
203
цепи в процессе регулирования. Наиболее широкое применение
получили автотрансформаторные регулировочные устройства, обес-
печивающие плавное регулирование напряжения в широких пре-
делах, экономичные и достаточно компактные, позволяющие по-
лучать на выходе напряжение, большее напряжения сети. К ним
относят лабораторные автотрансформаторы ЛАТР-1 и ЛАТР-2,
вариаторы РНО (однофазные) и РНТ (трехфазные) и различные
театральные регуляторы напряжения.
Рис. 143. Испытание изоляторов по частям:
а — одновременное, б и в — последовательное
Надежны в работе и также обеспечивают широкие пределы
регулирования напряжения индукционные регуляторы, не содер-
жащие скользящих контактов с передвижной короткозамкнутой
катушкой (АОСК, АОМК, АТСК и АТМК), с магнитным шун-
том (ТПР) и электромашинные регуляторы (потенциал-регуля-
торы).
При отсутствии трансформатора, обеспечивающего получение
необходимого испытательного напряжения, изоляторы можно ис-
пытывать по частям. В качестве электродов, к которым подводит-
ся напряжение при испытании изоляторов по частям, необходимо
использовать металлические элементы составного изолятора
(фланцы отдельных элементов каскадных трансформаторов напря-
жения, арматуру колонок изоляторов, армировку подвесных изоля-
торов и т. д.). Сплошные изоляторы испытывают по частям при по-
мощи накладных электродов. При массовых испытаниях изоляции
по частям полезно пользоваться специальными легко устанавли-
ваемыми (вручную или изолирующими штангами) и снимаемыми
приспособлениями, позволяющими быстро подготовлять изолятор
к испытанию. При испытании изолятора по частям испытатель-
ное напряжение следует увеличить на 10—20%. Прикладываемое
к каждой части испытательное напряжение при этом будет равно
(1,1—1,2) . где С7исп — испытательное напряжение для всего
изолятора, а п—количество частей, на которое был разделен
изолятор при испытании.
На рис. 143, а приведена схема испытания изолятора по час-
тям. Одновременно испытывают все части изолятора. Возможно
и последовательное испытание отдельных частей изолятора, на-
204
пример, сначала нижней части (рис. 143,6), затем находящейся
пыше (рис. 143, в) и т. д.
Испытание изоляции повышенным выпрямленным напря) г
пнем. Эти испытания выполняют по схемам, приведенным г-
рпс. 144. В схеме, показанной на рис. 144, а, изоляция трансу а
мп гора накала должна быть рассчитана на полное напряжс
пспытательного трансформатора, а в схеме, приведенной
рис. 144, б, особых требований к изоляции накального трансе
матора не предъявляется. Однако в последней схеме изол
испытательного трансформатора должна быть рассчитана на
ное рабочее напряжение.
Последовательность испытания оборудования п__________________
выпрямленным напряжением аналогична последоватерч
пытания повышенным напряжением переменного тох]
следует обращать особое внимание на тщательный р< |
гываемого объекта после снятия испытательного i ~
Время испытания повышенным напряжением постой!
больше, чем при испытании на переменном токе, и зав^рение напря.
испытываемого оборудования. При испытании кромеоедственно со
учитывается сила тока сквозной проводимости (тсытываемого
Миллиамперметр часто включают со стороны зазем?кта:
установки (см. рис. 114, а), вследствие чего он изме^™ль®“еЬ™^
НЫЙ ТОК утечКИ ИСПЫТЫВаеМОГО Объекта И СаМОЙ Иез активный де-
о кения, в — через
установки. Силу тока утечки испытательной установ/штель напряже-
мерить, подняв испытательное напряжение при отклв’_’П’аан®*с<^ма™р
тываемом объекте. Более точные результаты измереюбмотки испыта-
утечки можно получить, если включить миллиамперансформато₽а
роны испытываемого объекта (см. рис. 144, б). С
оказывается под полным испытательным напряжен
полной изоляции и тщательной экранировки. льные испыта-
Прп пусконаладочных работах широко применена постоянном
ную установку АИИ-70 (рис. 145), позволяю! мА. Мощность
207
оборудование повышенным напряжением постоянного и перемен-
ного тока. Установка состоит из устройства для испытания изо-
п(Ции переменным напряжением и кенотронной приставки.
де Устройство представляет собой шкаф со смонтированным в
лу1 испытательным высоковольтным трансформатором, регули-
отнщим автотрансформатором Тр2, автоматом А, вольтмет-
вар сигнальными лампами ЛК (красная) и ЛЗ (зеленая).
теат
»
p—z:Tp3
Надеж
регулиров
жащие ск
катушкой
том (ТПР
торы).
При отг—-
необходимо
»
ПЫТЫВЭТЬ п Рис. 145. Испытательная установка АИИ-70:
ся напряжб
использова'1
(фланцы от
жения, арме
торов и т. д.)
мощи накла'
д переменного тока, В2 — вывод постоянного тока, ВЗ — вывод
ла емкости объекта и установки, ПП — переключатель пределов
миллиамперметра, Р — разрядник, Л— кенотрон, ТрЗ—транс-
акала, КБ — контакты дверной блокировки, ПС — переключатель
I регулировочного автотрансформатора, Тр2 — регулировочный
орматор, П — переключатель чувствительности автомата,
'авка для испытания жидких диэлектриков, Тр/ — испытатель-
ный трансформатор
по частям п
ваемыми (в,
приспособлен шовлены защитные конденсаторы С, предохрани-
к испытанию ©ограничивающее сопротивление R, переключатель
ное напряже) чувствительности защиты II и контакты дверной
к каждой час’- Шкаф имеет сравнительно небольшие размеры
б'надками, что позволяет его легко перемещать.
(1,1-1,2) -
п : приставка включает кенотрон Л, трансформатор
изолятора, а амперметр мА с переключателем пределов изме-
изолятор при ничительным сопротивлением, сглаживающим кон-
На рис. 143’рядником Р, а также вывод постоянного тока В2.
тям. Одновремс1’ для разряда после испытания емкости объекта
и последователе
204
Кроме того, установка снабжена приставкой для испытания
жидких диэлектриков ПИ и заземляющей штангой.
При испытании переменным напряжением сначала заземляют
установку и штангу, переключатель П ставят в положение «Чувст-
вительная» и к испытательному выводу В
присоединяют провод от испытываемого
объекта. Затем специальным штанговым
проводом, снабженным штепсельной вил-
кой и колодкой, подключают установку к
сети, предварительно убедившись, что пе-
реключатель ПС находится в положении,
соответствующем напряжению сети. При
этом загорается зеленая лампа ЛЗ.
Включают автомат Лис помощью регу-
лирующего автотрансформатора Тр2
плавно поднимают напряжение до необ-
ходимой величины. Если из-за большого
тока нагрузки срабатывает защита и от-
ключается автомат, переключатель 77 ста-
вят в положение «Грубо» (в этом положе-
нии испытание можно проводить не более
1 мин).
При испытании постоянным напряже-
нием сначала откидывают нижнюю дверцу
шкафа и устанавливают на ней кенотрон-
ную приставку. Через откинутую верхнюю
дверцу вставляют рукоятку переключа-
теля пределов измерения 7777 миллиам-
перметра mA. Вывод В1 устройства соеди-
няют с пружиной, находящейся в средней
части кенотронной приставки. После это-
го заземляют кенотронную приставку и
устройство, а вывод постоянного напря-
жения В2 соединяют с испытываемым
объектом, подводят питание от сети и Рис 146 измерение напря-
проводят испытания в такой же последо- жения непосредственно со
вательности, как испытания переменным
напряжением. При испытании измеряют
напряжение, подводимое к испытываемо-
му объекту, и ток утечки, нажимая на
кнопку в рукоятке и последовательно пе-
реходя с меньшей на большую чувстви-
тельность миллиамперметра.
При испытании жидких диэлектриков,
стороны испытываемого
объекта:
а — при включении вольтметра
на полное испытательное напря-
жение, б — через активный де-
литель напряжения, в — через
емкостный делитель напряже-
ния, г — через трансформатор
напряжения, д — на часть вы-
соковольтной обмотки испыта-
тельного трансформатора
например трансформаторного масла,
пользуются основным аппаратом и приставкой ПИ.
Установка АИИ-70 позволяет получить максимальные испыта-
тельные напряжения 50 кВ на переменном и 70 кВ на постоянном
токе при наибольшей силе выпрямленного тока 5 мА. Мощность
207
испытательного трансформатора (одноминутная) 2 кВ-А. Масса
установки 175 кг.
Следует отметить, что по современным требованиям, предъяв-
ляемым к трансформаторному маслу, заливаемому в оборудова-
ние 220—500 кВ, требуется испытательная установка с максималь-
ным напряжением на стандартных электродах до 80 кВ эфф. Для
таких испытаний установка АИИ-70 непригодна.
Измерения при испытании оборудования повышенным напря-
жением. Эти измерения связаны с рядом трудностей. Применяют
два способа измерения напряжения; на стороне низкого и на сто-
роне высокого напряжения испытательного трансформатора. Пер-
вый способ значительно проще, но он не обеспечивает достаточ-
ной точности измерения, поскольку вольтметр подключают к об,-
мотке низкого напряжения испытательного трансформатора, а
градуируют по обмотке высокого напряжения, исходя из коэффи-
циента трансформации трансформатора на холостом ходу, или
при номинальной нагрузке. Ошибка в измерении будет тем боль-
ше, чем больше нагрузка на трансформатор при испытании дан-
ного объекта отличается от нагрузки, которая была при градуи-
ровке вольтметра. Надо отметить, что погрешность измерения
может быть как в сторону завышения, так и в сторону занижения
показаний вольулетра по сравнению с действительным испыта-
тельным напряжением. Учитывая, что точность измерения напря-
жения при испытании повышенным напряжением допускается
сравнительно невысокая (погрешность 5—10%), а также учиты-
вая простоту и безопасность измерения напряжения первым спо-
собом, этот способ получил наибольшее распространение, особен-
но при испытаниях отдельных изоляторов, ячеек КРУ, электриче-
ских машин небольшой мощности, а также испытаниях выпрям-
ленным напряжением.
При испытаниях особенно важных объектов, например мощ-
ных генераторов, двигателей, трансформаторов, имеющих значи-
тельную электрическую емкость, напряжение нужно измерить со
стороны испытываемого объекта. При этом возможно непосред-
ственное включение вольтметра на полное испытательное напря-
жение (рис. 146, а), через добавочное сопротивление или делитель
напряжения на активных сопротивлениях (рис. 146, б), через ем-
костные делители (рис. 146, в), через трансформаторы напряже-
ния (рис. 146, г) и на часть высоковольтной обмотки испытатель-
ного трансформатора (рис. 146, д).
Наиболее простым, надежным и достаточно точным прибором
(погрешность 2—3%) является искровой вольтметр, представляю-
щий собой шаровой разрядник. Имеются таблицы, по которым
зная диаметры шаров, расстояние между ними, род тока испыта-
тельного напряжения и схему включения (симметричная или не-
симметричная при одном заземленном шаре), можно определить
пробивное напряжение при нормальных условиях (давление воз-
духа 760 мм рт. ст. и температура 20°С). При пусконаладочных
работах искровые вольтметры используют для градуировки вольт-
208
метров, включаемых со стороны низковольтной обмотки испыта-
тельного трансформатора, и для защиты от случайных перена-
пряжений в процессе испытания особо ответственного и дорого-
стоящего оборудования, например генераторов.
Для наладочных работ удобен искровой вольтметр с двумя
полированными латунными шарами диаметром 6,5 см, установ-
тснными на двух бакелитовых стойках, одна из которых жестко
прикреплена к основанию, а другая может перемещаться по на-
правляющим. Расстояние между шарами, соответствующее задан
ному напряжению (для защиты оборудования это напряжение
должно быть на 5—10% больше испытательного), устанавливает-
ся микрометрическим винтом по шкале, градуированной в кило-
вольтах или миллиметрах.
Последовательно с шарами разрядника включают сопротив-
ление (активное от нескольких килоом до нескольких десятков
килоом), которое служит для ограничения тока при пробое шаро-
вого разрядника (вольтметра) и защиты испытательного транс-
форматора от перегрузки и поверхности шаров от действия дуги.
Для испытаний применяют также электростатические вольт-
метры С-95 на напряжение до 3 кВ и С-96 на напряжение до
30 кВ. Они обеспечивают высокую точность измерения испыта-
тельного напряжения и могут быть применены при испытании
ответственного оборудования и для градуировки вольтметров,
включаемых со стороны низковольтной обмотки испытательного
трансформатора. Если испытательное напряжение не превышает
пределов измерения, на которые рассчитаны электростатические
вольтметры, к ним может быть подведено полное испытательное
напряжение. При измерении более высоких напряжений электро-
статические вольтметры удобно применять вместе с емкостными
делителями напряжения.
При отсутствии емкостных делителей напряжения промышлен-
ного изготовления их можно собрать на месте, например из под-
весных изоляторов. Для этого собирают гирлянду с числом изо-
ляторов, соответствующим испытательному напряжению (2—3 на
35 кВ, 6—7 на ПО кВ, 14—15 на 220 кВ и 28—30 на 500 кВ),
Рис, 147. Схемы включения трансформаторов напряжения при испыта-
нии оборудования повышенным напряжением переменного тока:
а — первичные н вторичные обметки соединены последовательно, б и в — только
первичные обмотки соединены последовательно, г— первичные обмотки соединены
последовательно, а вторичные — параллельно
14 Заказ 333
209
подвешивают на заземленную конструкцию (например, портал
ОРУ) и градуируют вольтметр, подключенный параллельно по-
следнему подвесному изолятору, примыкающему к заземленной
конструкции, на которую подвешена гирлянда. Градуировать
вольтметр лучше по искровому вольтметру, подключенному парал-
лельно всей гирлянде, подводя к ней напряжение от испытатель-
ного трансформатора. Градуировку можно выполнять при пони-
женном напряжении.
Рис. 148. Установка для испытания повышенным напряжением переменного
тока вторичной коммутации
При включении обычных вольтметров через трансформаторы
напряжения (рис. 147), если испытательное напряжение значи-
тельно превышает номинальное измерительных трансформаторов,
допускается применение одинаковых трансформаторов напряже-
ния с последовательно соединенными первичными обмотками.
Вольтметры можно подключать к последовательно соединенным
вторичным обмоткам (рис. 147, а), к каждой вторичной обмотке
(рис. 147, б), только к одной вторичной обмотке (рис. 147, в)
или к двум вторичным обмоткам, включенным параллельно
(рис. 147, г). Напряжения Ux определяются: для схемы (см.
рис. 147, а) — Ux—Uvn^, для схемы (см. рис. 147, б) — С7Х=>
= UvlnH +Uv2nH, для схем (см. рис. 147, в и г) — Ux=2Uvna
(пп— коэффициент трансформации трансформатора напряжения).
Надо отметить, что не все из этих схем равноценны. Лучшей
следует считать схему, показанную на рис. 147, г, а худшей —
показанную на рис. 147, в. Недостатком схем (см. рис. 147, а, б, в)
является то, что при различном сопротивлении холостого хода
трансформаторов напряжения на каждом из них будет различное
напряжение, что можно обнаружить по показаниям вольтметров
VI и V2 (см. рис. 147, б). Это может привести к тому, что один
210
и । трансформаторов будет находиться под повышенным напря-
жением, а другой — под пониженным, а следовательно, возможна
ошибка измерения и перегрузка одного трансформатора.
Испытание изоляции повышенным напряжением вторичной
коммутации. Вторичная коммутация должна подвергаться испы-
1.ПППО повышенным напряжением 1000 В переменного тока в те-
чение 1 мин. Испытание проводят в собранной схеме. Во избе-
жание резонансных явлений при подготовке цепей вторичной ком-
ммации следует замкнуть между собой (зашунтировать) выводы
и верительных трансформаторов, отключающих электромагнитов
приводов и других элементов, имеющих большую индуктивность.
< либоточные реле и полупроводниковые приборы, имеющие более
ни(кий уровень изоляции по сравнению с остальной аппаратурой
нюричной коммутации, необходимо вывести из испытываемых
испей, отключив их или в отдельных случаях зашунтировав. В ка-
честве испытательного трансформатора можно использовать
.побои трансформатор небольшой мощности 250—1000 В-A с на-
пряжением одной из обмоток 127 или 220 В, а другой обмотки
I 000—3000 В.
Выпускаются специальные аппараты для испытания проводок
и вторичной коммутации повышенным напряжением переменного
(ока. Аппарат Московского завода электромонтажных инструмен-
|ов Главэлектромонтаж рассчитан для работы от сети 220 В,
имеет мощность 250 В-A и позволяет получать напряжение на
выходе от 0 до 2200 В. Габариты аппарата 130X200X205 мм;
масса 10 кг. Для регулирования напряжения аппарат должен
быть включен через соответствующее регулировочное устройство,
например ЛАТР-2, выводы которого соединяют с зажимами
О 200 В. Напряжение и силу тока измеряют по одному прибо-
ру — киловольтмиллиамперметру.
Переносная установка для испытания цепей вторичной комму-
ыции и аппаратов повышенным напряжением переменного тока,
разработанная отделом автоматики, телемеханики и пусконала-
дочных работ института Гидроэнергопроект (рис. 148),' рассчитана
па максимальное испытательное напряжение 2 кВ, напряжение
питания 127—220 В, мощность испытательного трансформатора
Гр 300 В-А. Плавное регулирование напряжения осуществляет
автотрансформатор АТ. Для включения устройства только на
нулевом положении рукоятки автотрансформатора АТ служит
реле 1РП, которое может сработать и подать напряжение на
испытательный трансформатор Тр только при замкнутом блок-
контакте автотрансформатора. Защиту устройства от перегрузок
и коротких замыканий осуществляет реле 2РП, обмотка которого
питается выпрямленным напряжением, пропорциональным току
нагрузки. При включении рубильника Р загорается сигнальная
ламйа ЛС. При включении штепселя Ш в гнездо Г1 на выходном
1ажиме можно получить напряжение до 2 кВ, а при его включе-
нии в гнездо Г2— 1 кВ. Переключение пределов измерения тока
миллиамперметра мА производят переключателем П.
11
211
Контрольные вопросы
1. Какие элементы входят в схему замещения изоляции и какое свойство
диэлектрика характеризует каждый из этих элементов?
2. Какие методы испытаний и приборы используют для определения степени
увлажнения изоляции?
3. Почему испытание повышенным напряженном считается основным видом
испытания диэлектриков?
4. Как испытывают изоляцию повышенным напряжением переменного тока?
5. В каких случаях целесообразно испытывать изоляцию повышенным на-
пряжением постоянного тока?
6. Каково устройство установки АИИ-70 и как на ней работают при испы-
тании изоляции повышенным напряжением переменного и постоянного тока?
7. Дайте краткую характеристику основным способам измерения испыта-
тельного напряжения.
8. Для чего применяют шаровые разрядники при испытании оборудования
повышенным напряжением?
Глава IX НАЛАДКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
§ 37. Общие сведения
Нормальная работа электрооборудования и всей электроуста-
новки зависит не только от качества и состояния электрооборудо-
вания, но и от электрических соединений, связывающих электро-
оборудование данной электроустановки в единую систему. Благо-
|аря этим соединениям образуются электрические цепи — первич-
ные (силовые), в которые входит первичное оборудование, и цепи
нюричной коммутации, в которые входит оборудование вторичной
коммутации. Общими признаками первичных цепей и цепей вто-
ричной коммутации является наличие в них элементов, присущих
любой электрической цепи: источника и приемника электроэнер-
111П и проводников, соединяющих источники с приемниками. Одна-
ко эти цепи существенно отличаются процессами, протекающими
। них, и составом входящих в них элементов.
Первичные цепи служат для осуществления энергетических
функций: производства, передачи, распределения и потребления
мектроэнергпи. Цепи вторичной коммутации служат для осущест-
вления контроля за работой основного (первичного) оборудова-
ния и управления режимом его работы. Воздействие цепей вто-
ричной коммутации на первичные цепи осуществляется через эле-
менты непосредственного управления соответствующим первичным
оборудованием (обмотки управления электрических машин и
щектромагнитных аппаратов, управляющие электроды электрон-
но-ионных и полупроводниковых приборов, приводы коммутацион-
ных аппаратов и др.). Информация о состоянии первичной цепи
поступает во вторичную цепь через первичные преобразователи
(измерительные трансформаторы, блок-контакты коммутацион-
ных аппаратов, датчики). При работе с электрическими цепями
выполняют следующие операции: ознакомление с принципиаль-
ными схемами, монтажными схемами (схемами соединения), схе-
мами подключения, чертежами раскладки кабелей, кабельным
журналом и планом размещения основного оборудования, схема-
ми заполнения, планами щитов управления защит и сигнализации;
проверка наличия оборудования, предусмотренного проектом,
и размещения его согласно схеме заполнения смонтированной
электроустановки;
проверка правильности монтажа электрических цепей;
проверка наличия и правильности маркировки оборудования,
силовых и контрольных кабелей, проводов;
проверка состояния изоляции и контактных соединений;
пусковое опробование (проверка под рабочим напряжением и
током нагрузки).
213
§ 38. Ознакомление со схемами, проектной
и заводской документацией
Работу следует начинать с изучения однолинейных схем элек-
троустановки, на которых показаны первичное электрооборудова-
ние и электрические соединения его отдельных частей. Обычно
на однолинейной схеме приведены спецификация первичного обо-
рудования и номера, а также названия других схем и чертежей,
относящихся к данной электроустановке. Затем надо ознакомить-
ся с чертежами, изображающими компоновку всего первичного
оборудования, нанесенного на строительные чертежи: схемами
заполнения, чертежами закрытых, открытых и комплектных рас-
пределительных устройств и др. На схеме заполнения показано
территориальное расположение всех присоединений (линий, гене-
раторов, трансформаторов и др.) и первичное оборудование, отно-
сящееся к этим присоединениям, на конструктивных чертежах —
взаимное расположение электрооборудования, основные размеры
и конструктивное выполнение внешних электрических соединений.
Место прохождения кабелей по территории электроустановки
показано на чертежах раскладки кабелей, а марки кабелей и их
длина приведены в кабельном журнале. В журнале щита управ-
ления даны сведения о маркировке цепей вторичной коммутации
и всех ее элементов.
Большинство чертежей приходится изучать при проверке схем
вторичной коммутации, к которым относят:
планы щитов управления, сигнализации, защиты и автоматики;
фасады панелей щитов; чертежи расположения шинок; принципи-
альные и монтажные схемы вторичной коммутации отдельных
присоединений и др.
Схемы вторичной коммутации обычно начинают изучать со
схем общих устройств (распределения оперативного тока и разме-
щения соответствующих шинок, схем щитов постоянного и пере-
менного тока, схем центральной сигнализации, цепей напряжения,
цепей синхронизации), а затем переходят к схемам отдельных
присоединений.
В первую очередь наладчик должен изучить и сверить с ранее
проверенными принципиальными схемами все монтажные схемы
тех вторичных устройств, которые должны монтироваться первы-
ми. Это позволит электромонтажникам, монтирующим вторичные
цепи, работать по проверенным схемам и свести до минимума
переделки и исправления в монтаже, связанные с возможными
ошибками проекта. '
Эту работу следует начинать с подбора полного комплекта
схем и чертежей соответствующих вторичных устройств. Напри-
мер, для линии 10 кВ с приводом Г1РБА достаточно иметь только
две схемы: принципиальную и монтажную. Однако для многих
вторичных устройств приходится рассматривать более десятка
чертежей и схем. Например, для трехобмоточного силового транс-
форматора 220/115/11 кВ с регулированием напряжения под
214
нагрузкой потребуется подобрать следующие схемы: принципиаль-
ные— цепей управления, сигнализации, защиты, измерительных
приборов; монтажные — ячейки выключателя в РУ 220 кВ, РУ
НО кВ, РУ 11 кВ и ячейки трансформатора, панели управления,
панели дифференциальной защиты, максимальных токовых защит
и АПВ, а также счетчиков; принципиальные и монтажные схемы
устройства охлаждения трансформатора и управления переклю-
чателем ответвлений под нагрузкой.
Когда все схемы и чертежи по данному присоединению подо-
браны, приступают к изучению принципиальных схем. Причем
следует иметь в виду, что проектные организации выпускают так
называемые полные принципиальные схемы, или просто полные
схемы, которые составляют на основе отдельных принципиальных
схем изделий данного присоединения или данного общего устрой-
ства электроустановки. На полных схемах указывают обозначения
некоторых элементов, как и на монтажных схемах: маркировку
отдельных участков цепей и вторичных аппаратов, типы аппара-
тов и приборов, сигнальные шинки, предохранители и др. Кроме
того, на полной схеме приводятся однолинейная схема первичных
цепей данного присоединения, перечни вторичной аппаратуры и
чертежей для справок.
Рассматривая принципиальные (полные) схемы, надо внима-
тельно проанализировать работу каждой электрической цепи как
при нормальных, так и возможных аварийных режимах в первич-
ной цепи. Одновременно сопоставляют типы и основные данные
запроектированного и смонтированного оборудования. Необходи-
мо также ознакомиться с параметрами и режимами работы пер-
вичного оборудования (номинальными значениями мощностей,
напряжением, силой тока, возможными перегрузками, величина-
ми токов короткого замыкания и др.) и вторичных аппаратов и
приборов (допустимыми нагрузками измерительных трансформа-
торов, термической устойчивостью обмоток реле и электромагни-
тов приводов, допустимой мощностью контактов реле и ключей
при их замыкании и размыкании), проанализировать проектные
уставки на реле защиты и автоматики и др. Наконец, нужно рас-
смотреть характеристики питающих устройств, от которых пита-
ются вторичные цепи данного присоединения: от каких шинок и
через какие предохранители подается питание к отдельным цепям.
Изучив принципиальные схемы, приступают к проверке мон-
тажных схем и приведению их в точное соответствие с проверен-
ными принципиальными схемами. Эту работу удобней выполнять
вдвоем. Один работник (старший по должности) просматривает
проверяемые цепи по принципиальной схеме, а другой просле-
живает соответствующие цепи по монтажным схемам. При этом
цепи начинают просматривать от одного полюса (или фазы) ис-
точника питания (например, плюса оперативного тока) и закан-
чивают у второго полюса (или фазы) источника питания (напри-
мер, минуса оперативного тока). Второй работник сообщает пер-
вому номера зажимов аппаратов и сборок зажимов, маркировку
215
проводов и контрольных кабелей, место нахождения аппаратов
и другие сведения, с которыми он встречается при просмотре соот-
ветствующих цепей по монтажным схемам. Первый работник на-
носит необходимые сведения из монтажных схем на принципиаль-
ные или составляет развернутую принципиально-монтажную схе-
му, исправляя возможные ошибки на монтажных схемах.
Составление принципиально-монтажных схем целесообразно
даже при наличии полных принципиальных схем, поскольку поль-
зоваться полными принципиальными схемами при наладочных ра-
ботах неудобно. Это связано с тем, что полная схема имеет боль-
шие размеры и, кроме того, при проверке, например, цепей транс-
форматоров тока, одним звеном нельзя проводить другим звеньям
проверку других цепей, так как имеется только одна схема, кото-
рая находится в первом звене. Поэтому необходимо учитывать
возможность работы нескольких звеньев и составлять несколько
принципиально-монтажных схем: одну — цепей управления и сиг-
нализации, другую — цепей трансформаторов тока и третью —
цепей напряжения.
§ 39. Проверка правильности монтажа
электрических цепей
Правильным считают такой монтаж электрических цепей, при
котором все соединения и маркировка элементов и кабелей выпол-
нены в точном соответствии со схемами и обеспечивают правиль-
ную работу электроустановки. Известно много способов и приемов
для проверки правильности монтажа электрических цепей, из ко-
торых наиболее распространены способы непосредственного про-
слеживания (визуальный) и прозвонка. Непосредственное про-
слеживание и прозвонка являются наиболее простыми и достаточ-
но надежными средствами проверки электрических цепей.
При непосредственном прослеживании элек-
трических цепей определяют не только соответствие факти-
чески выполненного монтажа проектным схемам, но и внешнее
состояние всех контактных соединений, расстояние между токо-
ведущими частями, взаимное расположение отдельных элементов
электрической цепи, маркировку цепей и др. Однако этот способ
неприменим для проверки скрытых элементов электрических цепей
(скрытые проводки, провода в жгутах, многослойные проводки,
жилы кабелей) и при больших расстояниях между отдельными
элементами электрической цепи (от панели управления до панели
защит или до распредустройства). В этих случаях применяют
прозвонку (рис. 149).
При прозвонке образуют электрическую цепь, в которую
входят источник тока, индикатор тока, например электрический
звонок (рис. 149, а), и проверяемый участок электрической цепи.
Если проверяемый участок исправен, цепь замкнута и индикатор
указывает на протекание тока в образованной цепи (звонок даст
сигнал). При прозвонке коротких участков цепей (в пределах
216
очной панели щита управления или одной ячейки РУ) индикато-
ром тока могут кроме звонка служить лампочка (рис. 149, б),
<>. тикер с поворотным якорем (рис. 149, в), электроизмеритель-
ный прибор, например вольтметр (рис. 149, г). Эти простейшие
приспособления для прозвонки называют пробниками.
Рис. 149. Прозвонка электрических цепей:
а — звонком, б — сигнальной лампой, в — блинкером, г — вольтметром,
д — телефонными трубками; I—5—жилы; I и // — проводники
При прозвонке длинных участков электрических цепей, напри-
мер контрольных кабелей, связывающих отдельные элементы
электроустановки, размещенные в разных помещениях, удобно
пользоваться телефонными трубками. Прозвонку телефонными
трубками (рис. 149, д) выполняют два работника. Первый (стар-
ший по должности) дает указание второму, к какой жиле кабеля
он должен подсоединить один провод телефонной трубки (второй
провод трубки подсоединяют к земле), а сам с другого конца
кабеля поочередно подключает незаземленный провод телефон-
ной трубки к жилам кабеля, пока не образуется замкнутая цепь,
по которой можно вести телефонный разговор с напарником.
Во избежание ошибок необходимо убедиться, что связь воз-
можна только по одной жиле, к которой подключился напарник.
Для этого, подключая трубку к каждой из оставшихся жил, выяс-
няют, что связи по ним нет, а также проверяют, чтобы найденная
жила имела одинаковую маркировку с обоих концов и была под-
ведена к требуемому по монтажной схеме зажиму аппарата или
сборке зажимов. Затем первый работник по телефону дает указа-
ние второму работнику о переключении телефонной трубки к сле-
дующей жиле кабеля, назвав ее марку по схеме.
Телефонные трубки следует брать низкоомные, а источником
тока может служить батарейка от карманного фонаря.
Проверка цепей методом прозвонки может быть выполне-
на успешно, если будет исключена возможность образования
217
обходных цепей, помимо той, которая в данный момент прове-
ряется. Для этого следует отсоединить проверяемые цепи от дру-
гих частей электроустановки. Кроме того, необходимо убедиться
в исправности изоляции между прозваниваемыми проводами и жи-
лами контрольных кабелей.
Разобрав отдельные участки электроустановки для проверки
электрических цепей методом прозвонки и убедившись, что мон-
таж был выполнен правильно, наладчик может неправильно вос-
становить эти цепи. Поэтому прозвонка электрических цепей яв-
ляется очень ответственной операцией и должна выполняться под
руководством опытного наладчика по тщательно проверенным
схемам. Полезно при прозвонке пользоваться специально состав-
ленными таблицами, особенно на контрольные кабели, с указа-
нием маркировки жил и номеров зажимов, к которым эти жилы
должны подходить, а также всех резервных жил.
Прозванивать нужно не только использованные жилы кабелей,
но и все резервные жилы. Измерение сопротивления изоляции
жил контрольных кабелей (желательно мегомметром 2500 В)
должно предшествовать прозвонке, причем результаты измерений
могут быть записаны против номеров соответствующих жил в
вышеуказанных таблицах.
Следует отметить, что прозвонка и осмотр цепей — это основ-
ные способы проверки правильности монтажа, позволяющие уста-
новить точное соответствие монтажа монтажным схемам и пра-
вильность маркировки на всех проверяемых участках. Другие
способы, которые позволяют выявить ошибки, допущенные при
прозвонке или сборке схем после прозвонки, проверить правиль-
ность монтажа, если невозможно воспользоваться методами про-
звонки по каким-либо причинам, являются дополнительными спо-
собами проверки правильности монтажа.
Способ измерения сопротивлений позволяет убе-
диться в правильности монтажа многих электрических цепей без
их разборки. Он основан на том, что в правильно собранной
схеме должно быть определенное соотношение между сопротив-
лениями отдельных цепей и сопротивлениями различных элемен-
тов электрической цепи. Например, сопротивление электромагнита
отключения ЭО (рис. 150) равно 20 Ом, а обмотки контактора
КВ — 300 Ом. Тогда очень большое сопротивление между точка-
ми а и б для отключенного состояния выключателя или очень"
Рис. 150. Проверка электрических цепей
методом измерения сопротивлений
маленькое сопротивление меж-
ду теми же точками указывает
на неисправность цепи включе-
ния (в первом случае — обрыв,
во втором — короткое замыка-
ние). Если же сопротивление
составляет около 300 Ом, есть
основания полагать, что цепь
включения исправна. Для
включенного состояния выклю-
218
чателя критерием исправности цепи отключения будет величина
измеренного сопротивления между точками в и б, равная 20 Ом.
Способ измерения токов и напряжений основан
на том, что при правильной сборке электрических цепей подача
па них питания от нагрузочных устройств по заранее составлен-
ной схеме приводит к вполне определенному распределению токов
и напряжений в этих цепях.
Рис. 151. Проверка электрических цепей методом измерения
приложенных к ним напряжений
Собрав схему, показанную на рис. 151, можно проверить пра-
вильность смонтированных цепей, измерив напряжения между
соответствующими проводами и заземленным проводом. На каком
бы участке не производили измерение, всюду можно определить
маркировку соответствующих проводов, так как в фазе А напря-
жение относительно земли везде 4 В, в фазе В — 8 В, а в фазе
С—12 В. При испытании необходимо принять меры, чтобы на-
пряжение от нагрузочного трансформатора не было подано на
вторичные обмотки трансформаторов испытываемой сети во
Рис. 152. Проверка электрических цепей методом определения полярностей при
подаче постоянного напряжения:
а — к вторичным цепям, б — к первичным цепям
219
избежание появления высокого напряжения в магнитосвязанных
цепях из-за обратной трансформации.
Способ определения полярностей заключается в
установлении полярностей на отдельных участках электрически
связанных цепей при подаче на них постоянного напряжения или
магнитосвязанных це-
Рис. 153. Проверка правильности соединения вто-
ричных обмоток трехфазного трансформатора мето-
дом измерения напряжений:
а и б — соединение вторичных обмоток — правильное,
в — соединение вторичных обмоток — неправильное,
г—соединение вторичных обмоток в разомкнутый тре-
угольник — правильное, д — то же, соединение — непра-
вильное
152, б). Если при подключении плюсового
пей при подаче импуль-
сов постоянного или
переменного напряже-
ния к одной из цепей, с
которой магнитосвяза-
на проверяемая цепь.
В первом случае,
подведя к проверяемой
цепи постоянное напря-
жение по двухпровод-
ной схеме (рис. 152, а)
и пользуясь магнито-
электрическим прибо-
ром или другим инди-
катором полярности
(например, неоновой
лампой), проверяют
полярность в различ-
ных точках проверяе-
мой цепи. При этом за-
мечают тот провод при-
бора (например, завя-
зав на нем узелок),
при подключении кото-
рого к плюсу проверяе-
мой цепи стрелка при-
бора отклоняется впра-
во, а для неоновой лам-
пы — тот провод, при
подключении которого
к плюсу светится заме-
ченный (например,
верхний) электрод.
Во втором случае
собирают схему (рис.
зажима источника тока
к зажиму А первичной обмотки трансформатора и плюсового за-
жима гальванометра к зажиму а вторичной обмотки трансформатора
в момент замыкания рубильника Р стрелка гальванометра откло-
нится вправо (к плюсовому зажиму), зажимы А и а трансформато-
ра являются одноименными, т. е. электродвижущая сила в обеих
обмотках направлена в одну сторону, к зажимам Айа соответст-
венно. Так же можно проверять и одноименность зажимов других
220
элементов электрических цепей и обмоток отдельных машин, аппа-
ратов и приборов (генераторов, двигателей, реле и др.).
В третьем случае подводят к одной из обмоток аппарата или
машины переменное напряжение и замеряют на других обмотках
правильность соотношения напряжений. Этот способ широко рас
пространен, поэтому рассмотрим его на конкретных примерах.
Пример 1. Подведем к первичной обмотке трехфазного трансформатора (или
। руппы из трех однофазных) трехфазное напряжение (рис. 153). Если вторичные
обмотки объединены в нулевой точке своими одноименными выводами а, b и с
(рнс. 153, а) или х, _у, г (рис. 153, б), напряжения между всеми линейными за-
жимами будут равны между собой (UXy = U yz=U xz или ab=Uьс=^ас)- а все
(разовые напряжения будут в 1,73 раза меньше линейных напряжений, но также
равны между собой
Uab
1,73
Рис. 154. Фазиров-
ка трансформатора
Рис. 155 Опре-
деление начал и
концов обмоток
трехфазного
двигателя
Если же в нулевую точку соединены разноименные выводы (рис. 153, в),
только фазовые напряжения будут равны между собой и линейным напряже-
нием Uay и Uсу, т. е. Uay=UyC=Ua=Uy=Uс При правильном соединении вто-
ричных обмоток в разомкнутый треугольник между зажимами х и с напряжение
должно быть близко к нулю (рис. 153, г), а при неправильном соединении
(рис. 153, д) оно будет в два раза больше фазового напряжения Кроме того
аналогичные результаты получаются, если вторичные обмотки соединены пра-
вильно, а первичные обмотки неверно.
Пример 2. Для установки правильности маркировки выводов трансформа-
тора напряжения ТНС 0,5/100 собирают испытательную схему, показанную на
рис. 154. Если маркировка выводов верна, напряжение между выводами А и а
будет меньше, чем напряжение между выводами А и X, подведенное от сети
(при напряжении сети 220 В напряжение на вторичной обмотке между выво-
дами а и х будет равно 220-100'500 = 44 В, а между выводами А и а —
220—44=176 В). При этом испытании напряжение от сети следует всегда под-
водить к обмотке высшего напряжения.
Пример 3. Для определения однополярных выводов (начал или концов)
обмоток трехфазного двигателя собирают схему, показанную на рис. 155. Если
обмотки 1 и 2 соединены одноименными выводами, напряжение между свобод-
ными выводами будет равно нулю (лампа не горит). Если обмотки 1 и 2
221
соединены разнополярными выводами, напряжение между свободными выводами
будет примерно в два раза больше подведенного к обмотке 3 напряжения сети.
Поэтому для приведенного случая следует взять лампу на 220 В. Лучше под-
водить пониженное напряжение (при вынутом роторе обязательно) 12 или 36 В,
а в качестве индикатора напряжения пользоваться вольтметром на соответст-
вующем пределе измерения.
Рис. 156. Снятие векторных диаграмм ваттметром:
а — построение отрезка по проекциям, б — построение вектора тока п©
двум проекциям (активной и индуктивной составляющим), в — включе-
ние ваттметра, г—построение векторной диаграммы по показаниям
ваттметра
Способ снятия векторных диаграмм ваттмет-
ром основан на том, что каждой электрической цепи переменного
тока при данном режиме соответствует совершенно определенная
векторная диаграмма. Если известно, что а', а" и Ь' и Ь" — проек-
ции начала А и конца В вектора АВ (рис. 156, а), восстанавли-
вают перпендикуляры к осям из точек а' и а" и на пересечении
222
• nix перпендикуляров находят начало А искомого отрезка. Таким
же образом находят и конец отрезка в точке В. Соединив точки
.1 и В, получают искомый отрезок, направление которого соответ-
ствует направлению проекций и определяется по следующему
правилу: если совместить начала двух проекций, отрезок будет
направлен от совмещенного начала проекций в сторону меньшего
\r.ia, образованного проекциями.
Для правильного построения направленного отрезка необходи-
мо принять единую систему координат осей проекций. В геомет-
рии наибольшее распространение получила прямоугольная систе-
м i координат. Однако для построения направленных отрезков
(векторов) не обязательно принимать за основу прямоугольную
систему координат. В электротехнике такой основой часто яв-
ляется симметричная система векторов токов или напряжений
грехфазной сети, сдвинутых друг от друга на 120°.
Если принять за основу прямоугольную систему координат и
по вертикальной оси отложить напряжение и совпадающую с на-
пряжением активную составляющую тока, а по горизонтальной
осп — реактивную составляющую, можно построить вектор тока
по его активной составляющей, например /а = 3А, и индуктивной
составляющей, например /Ь=4А (рис. 156, б). Для этого отложим
вверх от точки 0 отрезок в определенном масштабе, изображаю-
щий активную составляющую тока, а вправо от точки 0 — отре-
ши, изображающий в том же масштабе индуктивную составляю-
щею тока. Восстановив перпендикуляры к этим отрезкам, найдем
в точке пересечения конец вектора тока. Вектор тока получим,
соединив точку 0 (начало вектора тока) с точкой А (конец век-
гора тока). Из геометрии известно, что проекция отрезка равна
произведению длины этого отрезка на косинус угла, образован-
ного направлением отрезка с положительным направлением одной
из осей проекций. Однако из электротехники известно, что ватт-
метр активной мощности показывает величину, пропорциональную
произведению напряжений, подведенных к его вольтметровой об-
мотке, силе тока, протекающего через его токовую обмотку, и
коэффициенту мощности (косинусу угла между векторами тока и
напряжения). Таким образом, если напряжение, подводимое к
ваттметру, как показано на рис. 156, в, остается неизменным, он
в определенном масштабе показывает проекцию пр вектора
юка /, протекающего через его токовую обмотку, на вектор под-
веденного к нему напряжения U (рис. 156, а).
Таким образом, для построения векторной диаграммы токов
можно применять метод построения отрезка по его проекциям,
причем для нахождения проекций токов на систему напряжений,
принятых за основу (базу), можно воспользоваться однофазным
ваттметром активной мощности и за базовую систему напряже-
ний принять систему фазовых или линейных напряжений трех-
фазной сети.
Рассмотрим несколько примеров проверки правильности элек-
трических цепей способом снятия векторных диаграмм.
223
Пример I. Для проверки правильности сборки цепей дифференциальной
защиты трансформатора (рис. 157, а) трансформатор прогружается током от
нагрузочного трансформатора (в данном примере в качестве нагрузочного
трансформатора использован трансформатор собственных нужд). Находим поло-
жение вектора вторичного тока со стороны трансформаторного тока 2ТТа (на-
чало токовой обмотки ваттметра все время должно быть подключено со сторо-
ны питания от вторичной обмотки трансформатора тока). Запишем показания
а)
Рис. 157. Проверка правильности сборки цепей дифференциаль-
ной защиты:
а — схема, б — векторная диаграмма
ваттметра (Ра=+50; Р=+30; Рс=—80) при поочередном подключении его
обмотки напряжения: провод 1 от начального вывода вольтметровой обмотки
ваттметра должен подключаться к фазовым проводам а, b или с, а провод 2—
к нулевому проводу (0 трансформатора собственных нужд ТСН). Отрицатель-
ное значение записывают, когда для снятия показаний ваттметра переключа-
тель приходится ставить в положение минус, или при отсутствии переключа-
теля начало обмотки напряжения (провод 1) подключают к нулевому проводу,
а конец (провод 2) —к фазовому проводу ТСН.
На полуосях а, b и с, исходящих из точки 0, с углами между ними 120°
в определенном масштабе откладывают полученные результаты измерения. Зна-
чения Ра и Рь откладывают на соответствующих полуосях а и 6, а значение Рс
на продолжении полуоси с в сторону Сь В точке пересечения перпендикуляров,
восстановленных из концов, которые построены на осях а и b отрезков, находят
конец вектора (точка К). Результат третьего измерения Рс позволяет проверить
правильность- проведения всех трех измерений: если измерения сделаны пра-
вильно, алгебраическая сумма всех трех показаний ваттметра будет равна нулю
(Ра4-Р(,+Рс = 0). После этого в той же последовательности находят положение
вектора тока фазы А се стороны обмотки трансформатора тока ITTа и векто-
ров вторичных токов фаз В и С.
224
Пример 2. Для определения группы соединения трансформатора собирают
• мму, показанную на рис. 158, а. Как известно, группа соединения трансфор-
м.нора характеризуется фазовым углом между векторами первичного и вторич-
ною напряжения. Поскольку последовательно с токовой обмоткой ваттметра
пк.почено активное сопротивление, определение вектора тока, протекающего
нрсз это сопротивление, относительно вектора напряжения Uab позволит опре-
н-.тить и положение вектора напряжения £7оь, совпадающего по фазе с током
/.и,, а также группу соединения трансформатора.
Рис. 158. Определение группы соединения трансформатора:
а — Схема, бив — векторные диаграммы
Таким образом, определение группы соединения трансформатора сводится
к снятию векторной диаграммы (рис. 158, б) с той только разницей, что в пре-
дыдущем примере векторная диаграмма снималась на фазовых напряжениях,
а здесь должна сниматься на линейных напряжениях сети, принятых за базу.
Допустим, что показания ваттметра Рав — 60, Рве—-30, Рсл —
30 делений шкалы прибора (при проверке начальный вывод об-
мотки напряжения ваттметра следует подключать в соответствии
с чередованием фаз: сначала к фазе Л, затем к фазе В и, нако-
нец, к фазе С). Откладывая из точки В в определенном масштабе
полученные показания ваттметра (рис. 158, б), получают соответ-
ствующие отрезки пВ; тВ и рВ, являющиеся проекциями вектора
на направлении соответствующих линейных напряжений. В месте
пересечения перпендикуляров, восстановленных из концов проек-
ций, находят точку п конца вектора тока /„&. С этим током будет
совпадать по фазе и напряжение Д„ь. В результате можно сделать
вывод, что трансформатор соединен в 12-ю группу, так как век-
торы первичного напряжения Uab и вторичного напряжения иаь
совпадают по фазе. Для 11-й группы соединения снятая диаграм-
ма будет иметь вид, показанный на рис. 158, в.
Для точного построения векторных диаграмм необходимо
знать чередование фаз. Кроме того, нужно убедиться в симмет-
ричности системы базовых напряжений, для чего перед снятием
15 Заказ 333
225
векторной диаграммы измеряют фазовые и линейные напряжения,
а также определяют истинное чередование фаз с помощью фазо-
указателя.
§ 40. Проверка взаимодействия элементов
электрических цепей
Проверка взаимодействия всех элементов проверяемого уст-
ройства при подаче оперативного тока позволяет проверить цепи
управления и сигнализации, взаимодействие отдельных элементов
в каждой из цепей и взаимодействие между самими цепями. Эта
проверка является последней перед сдачей налаженных цепей в
эксплуатацию и проводится при полностью собранной схеме. Час-
то эту проверку сочетают с проверкой цепей способами изме-
рения напряжений, распределения токов и снятия векторных диа-
грамм, т. е. комплексно проверяют электрические цепи всей смон-
тированной электроустановки. Проверкой взаимодействия эле-
ментов электроустановки от оперативного тока по существу закан-
чиваются наладочные работы, предшествующие включению смон-
тированной электроустановки под рабочее напряжение и нагрузку
рабочим током.
Эту проверку следует выполнять по тщательно разработанной
программе, предусматривающей работу проверяемых цепей при
разных положениях коммутационных аппаратов в первичных и
вторичных цепях, а также других вторичных аппаратов (реле,
датчиков и др.), приводящих в действие те или иные элементы
проверяемых электрических цепей.
Работу всех элементов проверяют при пониженном напряже-
нии оперативного тока (80% номинального) и номинальном на-
пряжении оперативного тока, а если позволяют условия, то и
при повышенном (115% номинального) напряжении.
При подаче оперативного тока проверяют четкость работы
механизмов первичного оборудования (коммутационных аппара-
тов, приводов, задвижек, переключателей ответвлений трансфор-
маторов), аппаратуры вторичной коммутации (ключей управле-
ния, реле, приборов сигнализации, датчиков, исполнительных
механизмов и др ). Если, в оперативных цепях есть переключа-
тели, переводящие отдельные вторичные устройства с активного
воздействия на первичное оборудование (например, включение
или отключение выключателей), на сигнализацию о его работе,
проверку взаимодействия следует осуществлять при обоих поло-
жениях переключателей. Если требуется, проверяют временные
характеристики отдельных аппаратов и проверяемого устройства,
пользуясь электросекундомерами и осциллографами, после чего
составляют временные диаграммы, характеризующие согласован-
ность работы отдельных элементов во времени. Также проверяют
действие блокировочных устройств (блокировки от неправильного
действия вторичных устройств при перегорании предохранителей,
226
6 «жировки от «прыгания», блокировку разъединителей с выклю-
чи гелями, технологические блокировки и др.).
Проверка взаимодействия элементов электрических цепей при
по гаче оперативного тока заключается в следующем: подают пи-
। .nine на оперативные цепи, замыкают контакты реле, воздейст-
п\ ют на ключи, переключатели, кнопки и другие аппараты, чем
0-зажим на панели управления
0-зажим на панели защиты
н-зажим сборни РУ
©- зажим аппарата
-жила контрольного кабеля
/кабель N1, жила N б)
Рис. 159. Принципиально-монтажная схема цепей управления
и защиты ЛЭП 35 кВ
приводят в действие отдельные участки проверяемого устройства
и убеждаются в правильности действия соответствующих участ-
ков. Проверку по заранее составленной программе проводят,
пользуясь принципиально-монтажной схемой проверяемого уст-
ройства и следя по ней, чтобы во время проверки работали все
элементы схемы.
15*
227
В качестве примера рассмотрим порядок проверки взаимодей-
ствия цепей управления, защиты и АПВ, принципиально-монтаж-
ная схема которых приведена на рис. 159. Составляют програм-
му, в которой указывают последовательность и методику выпол-
нения отдельных операций, а также ожидаемый результат. Для
данного случая программа будет иметь вид, показанный в
табл. 13. В дальнейшем все действия выполняют в строгом соот-
ветствии с этой программой. Если схема собрана правильно, на-
блюдаемый после соответствующих действий эффект будет таким,
который записан в графе программы «Действующие элементы
схемы».
Наиболее полно можно осуществить проверку взаимодействия
всех элементов смонтированного устройства оперативным током
при одновременной прогрузке первичных цепей (или, что несколь-
Таблица 13
Программа проверки взаимодействия цепей управления, защиты и АПВ
Порядок выполнения проверочной
операции
Действующие элементы схемы
Поставить предохранители 1ПР, 2ПР\
отключить накладки 1Н, 2Н, ЗН‘, на-
кладку Н перевести в положение
«Сигнал»
Кратковременно замкнуть перемычкой
зажимы 2 и 5 на панели управления
Поставить предохранители в цепи вклю-
чающего соленоида, повернуть ключ
управления в положение «Включить»
Кратковременно замкнуть перемычкой
зажимы 2 и 6 на панели управления
Включить выключатель от ключа КУ.
Соединить кратковременно поочередно
. выводы 1 и 3 у реле 1Т и 2Т
Соединить кратковременно поочередно
выводы 1 и 3 у реле ЗТ и 4Т
Поставить накладку 2Н в положение 2
(отключение). Соединить кратковремен-
но перемычкой выводы 3 и 5 реле П
Выключить выключатель и поставить
накладку Зн. Соединить кратковре-
менно перемычкой выводы 3 и 5 ре-
ле В
Включив выключатель, поставить на-
кладку 1Н в положение «Включено
АПВ»
Замкнуть выводы 4 и 6 реле П (на вре-
мя, пока не сработает РПВ)
Накладку Н поставить в положение
«Включено» и замкнуть выводы 1 и 3
реле 1Т
Отключить выключатель от ключа управ-
ления
Сработает реле РПО
Сработает контактор АВ
Включится выключатель, реле РПО
отпадет, а реле РПВ сработает
Выключатель отключится, реле РПВ
отпадет, а реле РПО сработает
Будет срабатывать реле П
Ьуцеч срабатывать реле В
Выключатель отключится, выпадет
блинкер 1У
Выключатель отключится, выпадет
блинкер 2У
Загорится сигнальная лампочка в ре-
ле РПВ
Реле РПВ сработает, загорится си-
гнальная лампа Л на панели за-
щиты
Выключатель отключится и включит-
ся повторно. Выпадет блинкер У,
сигнализируя о работе АПВ
Выключатель отключится, но реле
РПВ работать не должно
228
ко хуже, вторичных цепей трансформаторов тока и напряжения)
о г постороннего источника питания (нагрузочного трансформато-
ра, сети собственных нужд и т. п.). Таким способом прове-
ряют защиты генераторов, трансформаторов и блоков гене-
ратор-трансформатор, а также токовые защиты от между-
фазных и однофазных замыканий линий, трансформато-
ров и электродвигателей, если они являются единственными
ннцитами, проверяемыми
при отключенном первичном
оборудовании и не могут
оыть заменены другой защи-
той при проверке их рабо-
чим напряжением и током
нагрузки (при пусковом оп-
робовании).
При проверке макси-
мальных токовых защит из-
меряют токи в фазовых и
нулевых проводах, а также
ведут наблюдение за рабо-
той реле и дают заключение
об исправности трансфор-
маторов тока, целости и пра-
вильности соединений соот-
ветствующих цепей. При до-
статочно мощных источни-
ках питания (нагрузочные
\стройства) первичный ток
повышается до величины,
при которой проверяемая за-
щита приходит в действие и
Рис. 160. Включение приборов при про-
верке дифференциальной защиты транс-
форматора
отключает соответствующие выключатели.
При проверке дифференциальной защиты трансформатора из-
меряют токи во всех плечах защиты до и после выравнивающих
автотрансформаторов, проверяют правильность подведения токо-
вых цепей к зажимам реле, снимая векторные диаграммы, изме-
ряют токи небаланса в рабочих обмотках реле и в нулевых
проводах, проверяют действие защиты на отключение (непосред-
ственно или на сигнальную лампу) отсоединением или закорачи-
ванием трансформатора тока одного из плеч дифференциальной
защиты. Если измерительных приборов недостаточно, можно
пользоваться переключающими щитками, а также прибором
ВАФ-85 (см. рис. 161). На рис. 160 приведена схема включения
электроизмерительных приборов для проверки дифференциальной
защиты двухобмоточного трансформатора (фаза А).
При проверке дифференциальных защит генераторов, синхрон-
ных компенсаторов и блоков генератор — трансформатор измеря-
ют вторичные токи в фазовых проводах от всех трансформаторов
тока и токи небаланса в цепях рабочих обмоток реле и в нулевых
229
проводах. На основании этого судят об исправности трансформа-
торов тока, целости и правильности соединения токовых цепей.
Правильность подвода соответствующих фаз тока к зажимам
реле проверяют снятием векторных диаграмм. Работу защиты на
отключение (непосредственно или на сигнальную лампу) прове-
ряют путем отсоединения или закорачивания трансформаторов
тока одного из плеч дифференциальной защиты.
§41. Оборудование, используемое
при проверке электрических цепей
Вольтамперфазоиндикаторы. Вольта мперфазоиндикатора ми на-
зывают устройства, позволяющие измерять напряжение, силу тока
и фазовые углы в электрических цепях переменного тока. Вольт-
ам перфазоиндикатор ВАФ-85 (рис. 161, а) позволяет измерять
силу тока на пределах 10; 50 и 250 мА включением в разрез
Панель реле
б)
Рис. 161. Вольтамперфазонндикатор ВАФ-85:
а—общий вид» б — схема подключения при измерениях без разрыва токовых це-
пей панели реле
соответствующей цепи и силу тока на пределах 1; 5 и 10 А без
разрыва цепи при помощи специальных токоизмерительных кле-
щей, напряжение на пределах 1; 5; 25; 125 и 250 В, фазу напря-
жения и тока, чередование фаз напряжения в трехфазной сети,
направление и величину магнитной индукции. Основная погреш-
ность прибора при измерении тока и напряжения составляет 5%,
а по углу — 5°. Входное сопротивление прибора при измерений
напряжения 2500 Ом на 1 В, а при измерении силы тока на пре-
делах 10; 50 и 250 мА соответственно 4; 0,2; 0,02 Ом. При изме-
рении тока и напряжения переключатель П2 -устанавливают в
положение Величина, а при измерении фазового угла он переклю-
230
чается в положение Фаза. При измерении фазового угла к за-
жимам А, В и С подводится базовое напряжение ПО или 220 В,
синхронное с током или напряжением, фаза которого определя-
ется.
При измерении прибором ВАФ-85 надо соблюдать следующие
правила:
подключив трехфазное напряжение ПО или 220 В к зажимам
А, В и С, необходимо убедиться, что освобожденный от стопора
лимб вращается по часовой стрелке; после этого в процессе изме-
рения нельзя ни отключать, ни переключать питание прибора;
при сборке схемы ножки вилок, отмеченные звездочкой, дол-
жны быть вставлены в гнезда, отмеченные таким же знаком;
сторона клещей, отмеченная звездочкой, должна быть обраще-
на к вторичным обмоткам трансформаторов тока, в которых изме-
ряется фазовый сдвиг;
лимб прибора следует всегда вращать по часовой стрелке, а
измерение производить, когда стрелка прибора подойдет к его
нулевому значению слева, т. е. будет перемещаться тоже по часо-
вой стрелке при подходе к нулю.
При помощи прибора ВАФ-85 измеряют величину фазовых
углов между любыми токами и напряжениями, поэтому его мож-
но применять для снятия векторных диаграмм токов и напряже-
ний, а также для измерения мощности.
Рассмотрим в качестве примера последовательность снятия
векторной диаграммы токов при проверке правильности включе-
ния реле мощности (или электрического счетчика). Зажимы при-
бора ВАФ-85, обозначенные А, В и С, соединяют с зажимами па-
нели защиты, к которым подводятся цепи от трансформаторов
напряжения к проверяемому реле (рис. 161,6). Переключатель
П2 устанавливают в положение Величина, а переключатель П1 —
в положение U1. Отпустив тормоз, по направлению вращения
лимба определяют порядок чередования фаз (при правильном
чередовании лимб будет вращаться по часовой стрелке). После
проверки чередования фаз лимб останавливают тормозом.
Подключив клещи, охватывают ими один из проводов, подхо-
дящих от трансформаторов тока к панели (например, провод фа-
зы А). Переключателем пределов измерения силы тока ПЗ выби-
рают нужный предел измерения, и по шкале прибора определяют
силу тока в амперах. Не изменяя положения переключателя пре-
делов, ставят П2 в положение Фаза, при этом прибор будет пока-
зывать какую-то величину. Вращением лимба по часовой стрел-
ке добиваются приближения стрелки прибора к нулю. Если при
продолжении вращения лимба стрелка уходит от нуля влево,
продолжают вращать лимб по часовой стрелке, пока снова стрел-
ка прибора не станет на нуль, после чего отсчитывают фазовый
угол между напряжением ПАВ и током 1А по шкале лимба, ука-
занный отметкой НО или 220 (в зависимости от величины на-
пряжения, подведенного к прибору). В данном примере угол меж-
ду напряжением UAB и током 1А, отсчитанный по отметке НО.
231
равен 30°. Поскольку нулевое деление шкалы лимба расположе-
но левее отметки ПО, можно сделать вывод, что ток отстает по
фазе от напряжения. При опережающем токе нулевое деление
лимба расположится вправо от отметки 110. Поэтому правая часть
лимба называется индуктивной, а левая — емкостной. Если опре-
деляют угол между двумя лю-
быми векторами тока или на-
пряжения, следует поочередно
определять углы между каж-
дым вектором контролируемой
величины и базовым напряже-
нием UАв- Искомый угол будет
равен разности измеренных уг--
лов.
Как уже указывалось, при-
бором ВАФ-85 можно опреде-
лить величину и направление
магнитного поля. Для этого в
зазор клещей вставляют любой
немагнитный предмет, обеспе-
чивающий расстояние между
губками 7 мм. Поворачивая
клещи в измеряемом магнит-
Рис. 162. Нагрузочный реостат:
а — общий вид, б — схема
ном поле, находят такое их положение, при котором стрелка при-
бора максимально отклоняется, тогда поле направлено перпенди-
кулярно плоскости разъема клещей. Величина поля определяется
умножением показаний прибора на коэффициент, приведенный в
таблице заводской инструкции.
Нагрузочные устройства. Эти устройства предназначены для
232
создания необходимой силы тока в проверяемой электрической
цепи. Нагрузочные устройства выполняют в виде сопротивлений
(активных или реактивных) или трансформаторов. Они могут
быть однофазными и трехфазными, регулируемыми и нерегулиру-
емыми. В качестве нагрузочных устройств могут быть применены
также трансформаторы безопасности, сварочные генераторы и
трансформаторы, пускорегулирующие реостаты электрических ма-
шин и др. Рассмотрим нагрузочные устройства, выпускаемые про-
мышленностью и получившие широкое распространение при нала-
дочных работах.
• Гайка затянута
о Гайка отпущена
Амперметр
Рис. .163. Нагрузочный трансформатор:
а — расположение выводов, б — схема
Нагрузочный реостат (рис. 162, а, б) позволяет регулировать
силу тока в электрической цепи в пределах 0,5—100 А при напря-
жении сети 220 В и до 50 А при напряжении сети 127 В. Реостат
состоит из двух нагрузочных секций rl и г2 с однополюсными
переключающими рубильниками 1—14, которые включают парал-
лельно необходимое количество резисторов в каждой секции.
Кроме того, он имеет ползунковые реостаты гЗ и г4, которые обес-
печивают плавное регулирование силы тока и включаются парал-
233
дельно секциям через балластное сопротивление. Нагрузочный
реостат имеет также общий выключатель и ряд зажимов для под-
ключения испытываемой цепи, амперметра и электросекундомера
(электросекундомер применяют при проверке реле и включают
через специальный разделительный трансформатор). Нагрузоч-
ный реостат конструкции ЦЛЭМ Мосэнерго (рис. 162) имеет
габариты 620 X 355 x 670 мм и массу 16 кг. При максимальной
силе тока в реостате рассеивается мощность 22 кВт (для напря-
жения сети 220 В) и 7 кВт (для напряжения сети 127 В). Макси-
мальную силу тока получают при подключении перемычек I, II и
III.
Нагрузочный трансформатор (рис. 163) позволяет прогружать
электрические цепи током до 600 Л в течение 10 с и до 180 А в
течение 10 мин. Первичная обмотка трансформатора состоит из
шести секций: из двух групп по три последовательные обмотки
(концы групп выведены на зажимы панели). При включении в
сеть 127 В эти две группы включают параллельно, а при включе-
нии в сеть 220 В — последовательно. Вторичная обмотка тоже
состоит из шести секций, которые могут специальным переключа-
телем соединяться параллельно, последовательно и последова-
тельно-параллельно. Начальные выводы всех секций вторичной
обмотки проходят через окно в сердечнике измерительного транс-
форматора тока, встроенного в нагрузочный трансформатор. Этим
обеспечивается автоматическое изменение коэффициента транс-
формации трансформатора тока при переключении вторичных
секций нагрузочного трансформатора для изменения его коэффи-
циента трансформации.
Если необходимо прогрузить цепи трехфазного тока, можно
выполнять это пофазно одним нагрузочным трансформатором,
либо тремя трансформаторами, соединенными в звезду или тре-
угольник.
Регулировочные устройства. Эти устройства служат для регу-
лирования напряжения, силы тока и фазового угла в проверяемых
электрических цепях. Для регулирования силы тока и напряже-
ния применяют реостаты, лабораторные автотрансформаторы,
вариаторы, индукционные регуляторы и др.
Большое распространение получили ползунковые реостаты
(рис. 164, а). Выбор реостата определяют наибольшим значением
силы тока и пределами регулирования, а также нагрузкой и на-
пряжением источника питания схемы. Например, если требуется
регулировать силу тока от 1 до 5 А в цепи, имеющей сопротивле-
ние 20 Ом (при напряжении сети 120 В), потребуется реостат
(рис. 164, б), рассчитанный на ток 5 А и имеющий сопротивление
не менее — 20 Ом=100 Ом. Для более плавного регули-
рования применяют схему с двумя реостатами (рис. 164, в). Реос-
тат 2 имеет сопротивление в 5—10 раз меньше, чем реостат 1, по-
этому даже значительное перемещение движка этого реостата не
приводит к большому изменению силы тока в регулируемой цепи.
234
Напряжение можно регулировать реостатом, включенным по
схеме потенциометра (рис. 164, г). Такая схема позволяет регули-
ровать напряжение от нуля до полного напряжения сети. Реостат
в этом случае следует выбирать с допустимым током, не .мень-
шим суммарного тока, определяемого потреблением самого рео-
стата (без нагрузки) и той электрической цепи, напряжение на
в)
Рис. 164. Ползунковый реостат:
а — общий вид, б — нормальная схема включения, в — схема включения
для плавного регулирования тока, г—включение по схеме потенцио-
метра
которой должно регулироваться. Например, при напряжении сети
120 В для регулирования напряжения на реле, имеющем сопро-
тивление 60 Ом, реостат должен быть рассчитан на силу тока
. 120 120
*реост »
60 г реост
т. е. для реостата с сопротивлением 60 Ом — на 4 А, а с сопро-
тивлением 120 Ом — на 3 А и т. д.
Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР-1 и ЛАТР-2 служат
для регулирования напряжения в цепях однофазного тока в пре-
делах от 0 до 250 В при включении в сеть напряжением 127 или
220 В. ЛАТР-1 рассчитан на ток до 9 А, а ЛАТР-2 — до 2 А.
Кроме того, выпускают разнообразные регулировочные авто-
трансформаторы, или вариаторы, как в однофазном, так и в трех-
фазном исполнении на большие мощности (однофазные РНО от
0,5 до 10 кВ-А, трехфазные РНТ на 6 и 12 кВ-А). Все эти регуля-
торы являются автотрансформаторами, в которых на стальной
сердечник намотаны в один ряд обмотки из медной проволоки. По
зачищенной от изоляции одной из сторон обмотки перемещаются
контактные щетки, с которых и снимается нужное напряжение.
235
Индукционные регуляторы или потенциалрегуляторы пред-
ставляют собой заторможенный асинхронный электродвигатель с
фазовым ротором, у которого обмотки ротора и статора соедине-
ны между собой, как в автотрансформаторе. Если число витков
этих обмоток одинаково, поворачивая ротор, можно регулировать
выходное напряжение от нуля до двойного напряжения сети, к
которой подключен индукционный регулятор. Индукционные ре-
гуляторы выпускают на различные напряжения (от 220 до
6000 В) и мощности (от долей до сотен киловольт-ампер).
Регулирование напряжения в индукционных регуляторах обе-
спечивается тем, что при повороте ротора изменяется угол сдвига
между напряжениями статора и ротора, а следовательно, и ре-
зультирующее напряжение, равное геометрической сумме этих
напряжений. Наибольшее напряжение на выходе будет тогда,
когда напряжения ротора и статора совпадут по фазе, и наимень-
шее, когда они будут в противофазе. Отсутствие скользящих кон-
тактов для токосъема делает индукционные регуляторы очень
надежными в работе.
Регулирование фазового угла осуществляют с помощью фазо-
регуляторов. Наиболее просто плавное регулирование фазового
угла в широких пределах обеспечивается электромашинным
фазорегулятором, представляющим собой заторможенный асин-
хронный двигатель с фазовым ротором. Для двухполюсной маши-
ны поворот ротора относительно статора вызывает сдвиг по фазе
напряжения ротора относительно напряжения статора на такой
же угол, на который повернут ротор. Часто потенциалрегулятор
можно использовать как фазорегулятор. Для этого надо электри-
чески разъединить обмотки ротора и статора.
§ 42. Пусковое опробование электрических цепей
Пусковым опробованием (или пробным включением) называ-
ют проверку электрических цепей и входящих в них элементов
при подведении к ним рабочего напряжения и пропускании через
них тока_лагрузки. Пусковым опробованием завершается весь
комплекс электромонтажных работ, включая их последнюю ста-
дию — наладочные работы. После пускового опробования смон-
тированная установка, как правило, передается в эксплуатацию
(если не будет обнаружено каких-либо дефектов или ненормаль-
ных явлений).
Пусковое опробование включает фазировку под рабочим на-
пряжением (иногда называемую горячей фазировкой в отличие от
фазировки в процессе монтажа, называемой иногда холодной
фазировкой, когда соответствующие цепи отключены), подачу ра-
бочего напряжения на смонтированное оборудование и проверку
его на холостом ходу, создание рабочего тока нагрузки и провер-
ку оборудования под нагрузкой. В процессе пускового опробова-
ния осуществляется комплексная проверка первичных и вторич-
ных Электрических цепей, первичного и вторичного электрообору-
236
•цшания. В это время выполняют необходимые измерения,
pt (ультаты которых являются исходными при аналогичных изме-
рениях в процессе эксплуатации.
Рассмотрим общие вопросы, связанные с пусковым опробова-
нием. Специфические вопросы пускового опробования, характер-
Рис. 165. Фазировка:
Г а—линии, б — трансформаторов с заземленными нулевыми точками,
в— трансформаторов с изолированными нулевыми точками,
г — трансформатора напряжения с заземленным фазовым проводом,
д — генератора
ные для отдельных видов оборудования (генераторов, электродви-
гателей, трансформаторов и др.), рассмотрены в разделах, посвя-
щенных наладке соответствующего оборудования.
237
Фазировка под рабочим напряжением. Эта операция заключа-
ется в установлении идентичности маркировки и чередования фаз
вновь смонтированной и действующей электроустановок, которые
должны работать совместно. Фазировку выполняют при полно-
стью смонтированных электрических цепях, причем необходимые
операции осуществляют только соответствующими коммутацион-
ными аппаратами. Другие способы изменения состояния фази-
руемых участков электроустановки (например, отбалчивание жил
кабелей, отсоединение проводов ЛЭП, отсоединение вторичных
проводов и жил контрольных кабелей от зажимов аппаратов,
приборов и сборок зажимов) не допускаются, поскольку после
установления правильности фазировки она может быть нарушена
в процессе восстановления соответствующих электрических цепей.
Рассмотрим несколько примеров фазировки электрических цепей
различных электроустановок.
При подключении вновь смонтированной электроустановки,
получающей питание от действующей подстанции п/ст-1 (рис.
165, а), по кабельной линии Л1 фазировку осуществляют пофаз-
ной подачей напряжения по соответствующим жилам кабельной
линии Л1. Для этого оперативный персонал подает сначала на-
пряжение на одну жилу кабеля, включив кабельный разъедини-
тель фазы А (соответствующие шины распределительного устрой-
ства окрашивают в желтый цвет, поэтому эту фазу часто называ-
ют желтой или фазой Ж), и сообщает об этом по телефону лицу,
ответственному за фазировку смонтированной электроустановки.
Ответственный за фазировку проверяет указателем напряжения
УН, на какой из жил кабеля имеется напряжение, и, убедившись,
что напряжение имеется только на фазе, окрашенной в желтый
цвет, т. е. фазе Ж, сообщает об этом оперативному персоналу
действующей подстанции и запрашивает подачу напряжения по
другой жиле, например, подключенной к фазе В (окрашенной в
'зеленый цвет —3), и т. д.
При фазировке понижающих трансформаторов с заземленны-
ми нулевыми .точками (как силовых, так и трансформаторов
напряжения) работу ведут в следующем порядке (рис. 165, б).
Проверяют наличие напряжения относительно «Земли» на всех
четырех выводах фазируемого трансформатора. Вывод, напряже-
ние которого относительно «Земли» равно нулю, а относительно
других зажимов в 1,73 раза меньше, чем напряжения между эти-
ми зажимами, является нулевым. Такую же проверку выполняют
йа действующем трансформаторе или участке сети, питающейся
от действующего трансформатора (на рис. 165, б на губках отклю-
ченного рубильника). После этого, подключив первый зажим
вольтметра к зажиму а действующего трансформатора (напри-
мер, к правой губке отключенного рубильника) и поочередно под-
ключая второй зажим вольтметра к зажимам фазируемого транс-
форматора (ножи отключенного рубильника), убеждаются в том,
что только при подключении второго зажима вольтметра к зажи-
му а фазируемого трансформатора (правый нож отключенного
238
|>\ Пильняка) вольтметр показывает напряжение, близкое к нулю
(если переключатели ответвлений обоих трансформаторов нахо-
tn гея в одном положении, что необходимо обеспечить прежде,
•нм приступать к фазировке). Результат говорит об идентичности
фа 1, отходящих от зажимов а обоих трансформаторов. Подклю-
чив первый зажим вольтметра к фазе b работающего трансфор-
матора, также поочередно подключают второй зажим вольтметра к
и жимам фазируемого трансформатора и убеждаются в идентич-
ности зажимов b обоих трансформаторов (по отсутствию напря-
жения между ними). Таким же образом измеряют напряжения и
1ля третьей фазы с, относящейся к зажимам с обоих трансформа-
topOB.
При фазировке трансформаторов с изолированными нулевыми
ючками необходимо вначале обеспечить электрическую связь
между ними. Пользуясь вольтметром, убеждаются, что напряже-
ние между одноименными зажимами, например зажимами а
обоих трансформаторов, равно или близко к нулю. Затем соединя-
ют эти зажимы перемычкой из изолированного проводника
(рнс. 165, в) и, измеряя напряжения между зажимами фазируе-
мых трансформаторов, а также убедившись в наличии напряже-
ния (близкого к номинальному линейному) между каждой парой
<ажимов у каждого трансформатора, находят идентичные зажи-
мы Ь, а затем и идентичные зажимы а обоих трансформаторов
(если фазировка не получается, следует переставить перемычку).
При фазировке цепей трансформаторов напряжения (рис.
165, г) с заземленным фазовым проводом (обычно в этом случае бы-
вает заземлена фаза Ь) измерение напряжения четырех проводов,
идущих от трансформатора (а, Ь, с и 0), относительно земли
позволяет сразу найти нулевой провод (его напряжение относи-
тельно земли будет в 1,73 раза меньше, чем напряжение фазовых
проводов а и с) и провод фазы b (его напряжение относительно
земли равно нулю). Остается только определить, какой из двух
оставшихся проводов относится к фазе, соединенной с зажимом а
трансформатора напряжения, и какой — к фазе, соединенной с
зажимом с этого трансформатора. Зная чередование фаз действу-
ющей сети трансформаторов напряжения (например, а—b—с),
это нетрудно сделать с помощью фазоуказателя. Если соединить
зажим 2 фазоуказателя ФУ с определенной ранее фазой b цепей
напряжения, а остальные два зажима — с оставшимися двумя
фазами, диск фазоуказателя будет вращаться по часовой стрел-
ке только в том случае, когда его зажимы 1 и 3 соединены соот-
ветственно с фазами а и с.
Чтобы установить, что чередование фаз включаемого генера-
тора такое же, как и чередование фаз системы, к которой этот
генератор должен быть подключен, поступают следующим обра-
зом (рис. 165, д). Освобождают одну из систем шин генератор-
ного напряжения, например /, переведя с нее все присоединения
на систему шин II. Затем к трансформатору напряжения 1ТН
освобожденной системы шин подключают указатель чередования
239
фаз. Указатель чередования фаз остается все время подключен-
ным к этому трансформатору напряжения, а все операции для
проверки чередования фаз ведутся первичными коммутационны-
ми аппаратами. Собирают схему для подачи на освобожденную
систему шин напряжения от системы и включают шиносоедини-
тельный выключатель ШК. Проверяют, в какую сторону вращает-
ся диск указателя чередования фаз, и, чтобы не забыть, записы-
вают. После этого отключают шиносоединительный выключатель
ШК и собирают схему для подачи на освобожденную систему
шин напряжения от проверяемого генератора и включают выклю-
чатель В. Если диск указателя чередования фаз вращается в ту
же сторону, чередование фаз генератора и системы одинаково.
Проверка на холостом ходу. Подключение к сети, подачу рабо-
чего напряжения на смонтированные цепи и опробование обору-
дования на холостом ходу осуществляют следующим образом.
Осматривают смонтированную электроустановку, снимают зако-
ротки и временные заземления в первичных цепях. Проверяют,
чтобы вторичные цепи трансформаторов тока, от которых не пита-
ются вторичные устройства, не требующиеся при пусковом опробо-
вании, были закорочены и не было разрыва в цепях тока, которые
должны быть подключены к приборам и реле. Снимают монтаж-
ный персонал строителей и других лиц, не участвующих в опробо-
вании, со всех участков смонтированной установки, на. которую
должно быть подано напряжение. Ограждают соответствующие
участки, вывешивают предупреждающие плакаты и выполняют
другие технические и организационные мероприятия по технике
безопасности.
Напряжение на смонтированную электроустановку при пуско-
вом опробовании подают обычно через шиносоединительный или
секционный выключатель с минимальной уставкой по времени и
силе тока на всех защитах этого выключателя. Сначала напря-
жение подают ца соответствующие участки вновь смонтирован-
ных распределительных устройств, следят за поведением изоля-
ции под рабочим напряжением и проверяют наличие напряжения
во вторичных цепях трансформаторов напряжения.
В отдельных случаях при напряжении распределительных
устройств выше 35 кВ целесообразно проверить распределение
напряжения на элементах подвесных и опорных изоляторов. Эти
данные будут служить исходным материалом для эксплуатацион-
ного персонала при дальнейших испытаниях изоляторов. Изме-
рение выполняют специальной измерительной штангой с искро-
вым вольтметром в виде шарового разрядника. Убедившись в
нормальной работе соответствующих участков распределитель-
ного устройства под рабочим напряжением, приступают к пооче-
редному опробованию оборудования, относящегося к этим участ-
кам распределительного устройства (трансформаторов, электро-
двигателей и др.).
Испытания под нагрузкой. При этих испытаниях нагрузку соз-
дают для изолированно работающих (автономных) генераторов
240
подключением к ним соответствующих потребителей, а для парал-
лельно работающих генераторов — воздействием на первичный
двигатель (увеличивая подачу энергоносителя, например пара в
прбину), что увеличивает активную нагрузку, и повышением тока
возбуждения, что увеличивает реактивную нагрузку. Увеличивать
нагрузку следует постепенно со скоростью, определяемой заводом-
изготовителем и соответствующими инструкциями. Регулировать
нагрузку трансформаторов и линий можно переводом нагрузки с
других работающих трансформаторов и линий, изменяя схему
первичных цепей, а двигателей — загружая приводимые ими меха-
низмы.
При включении нагрузки прежде всего проверяют целость всех
вторичных токовых цепей, что можно установить по показаниям
измерительных приборов, включенных в эти цепи.
При работе под нагрузкой проверяют температурные режимы
смонтированных участков электрической цепи и соответствующего
оборудования. Целесообразно замерять падения напряжения на
контактах, полученные результаты явятся исходными при соот-
ветствующих измерениях в процессе эксплуатации. Затем прове-
ряют правильность подключения реле защит и щитовых измери-
|сльпых приборов: дифференциальных реле, реле направления
мощности, ваттметров, электрических счетчиков и дрц
Далее приведено несколько примеров проверки правильности
включения отдельных вторичных аппаратов и приборов при пус-
ковом опробовании.
Проверка правильности включения реле направления мощ-
ности. На рис. 166, а показана схема реле мощности РБМ-171,
включенного по девяностоградусной схеме. Сначала проверяют
правильность подключения цепей напряжения, выполняя фазиров-
ку одним из известных способов, и контролируют подключение
токовых цепей, снимая векторные диаграммы.
Зная направление активной и реактивной мощности в линии,
которая защищается проверяемым реле, строят диаграмму токов
п напряжений (считая, что измерительные трансформаторы не
меняют направления векторов тока и напряжения, подведенных
к реле, приняв условно, что реле включено непосредственно в
сеть, минуя измерительные трансформаторы). На построенной
векторной диаграмме проводят через точку 0 линию нулевых мо-
ментов, откладывая от вектора UBc по направлению движения
часовой стрелки внутренний угол реле, равный 45°, и в получен-
ном таким образом направлении проводят линию нулевых момен-
тов. После этого определяют рабочую зону реле и анализируют
его работу при различных видах повреждений. Для данной линии
известно, что при коротком замыкании ток короткого замыкания
/дк.з имеет фазовый угол сдвига <рк. 3, как показано на диаграмме,,
и вектор его совпадает с положительным направлением линии
максимальных моментов. Это свидетельствует о том, что реле
включено правильно, т. е. действует на замыкание своих контак-
тов, и при коротком замыкании развивает максимальный положи-
16 Заказ 333
241
тельный момент. В этом примере вектор первичного тока также
находится в рабочей зоне и, если при подаче на реле тока нагруз-
ки и рабочего напряжения оно срабатывает и замыкает свои кон-
такты, получают объективное подтверждение правильности вклю-
чения проверяемого реле.
Иногда нагрузка на линии бывает такой, что вектор тока
располагается в направлении, близком к направлению линии
нулевых моментов (или попадает в нерабочую зону), и реле
не реагирует при подведении к нему этого тока нагрузки.
В этом случае в токовую обмотку реле искусственно подают ток
другой фазы (рис. 166, б). В соответствии с диаграммой реле
должно сработать при подведении тока 1В, что будет служить
критерием правильности включения реле направления мощности.
Тот же эффект можно получить, не изменяя схемы токовых це-
пей, а подводя к обмотке напряжения реле другое напряжение,
например UAB вместо UBc- Аналогичный результат получится,
если к обмотке напряжения подвести другие фазы (рис.
166, в).
Проверка правильности включения ваттметров и электриче-
ских счетчиков. Сначала проверяют правильность подключения
цепей напряжения (проверяя фазировку) и токовых цепей (мето-
дом снятия векторных диаграмм). Зная направление активной
мощности и примерный коэффициент мощности потребителей,
сравнивают снятую и построенную векторные диаграммы токов и
напряжений, подведенных к счетчику, с примерной векторной
диаграммой токов и напряжений в первичной цепи, построенной
по известному направлению активной мощности в цепи и пример-
ному коэффициенту мощности. В результате сравнения устанав-
ливают, какие фазы тока подведены к обмоткам счетчика, и
делают заключение о правильности или неправильности его под-
ключения. Аналогично проверяют правильность включения ватт-
метра.
Известен простой способ снятия векторной диаграммы токов,
подведенных к ваттметру (или счетчику), с помощью самого про-
веряемого ваттметра (или счетчика). Для этого после фазировки
цепей напряжения и маркировки проводов, подведенных к об-
моткам напряжения ваттметра, отсоединяют эти провода от при-
бора, а затем к каждой из двух обмоток напряжения поочередно
подводят напряжения АВ, ВС, СА. Далее отсчитывают показания
ваттметра, в котором в это время работает только одна измери-
тельная система из двух (напряжение одновременно подводят
только к одной из обмоток напряжения), и тем самым снимают
векторную диаграмму тока в соответствующей токовой обмотке
ваттметра.
Этот способ следует применять при отсутствии вольтампер-
фазоиндикатора. При наличии вольтамперфазоиндикатора проще
снять векторную диаграмму с его помощью, не отсоединяя от при-
бора как токовые провода, так и провода напряжения.
При испытании смонтированных электроустановок рабочим
16* 243
напряжением и током нагрузки целесообразно Сверить правиль-
ность показаний всех щитовых приборов с лабораторными прибо-
рами.
Контрольные вопросы
1. Что входит в объем работ по проверке электрических цепей?
2. Каково назначение принципиальных, монтажных и принципиально-мон-
тажных схем? Какими схемами наиболее удобно пользоваться при проверке
электрических цепей?
3. Какие основные методы проверки правильности монтажа вы знаете?
4. Как проверяют правильность монтажа электрических цепей при питании
их от постороннего источника тока?
5. В чем заключается процесс снятия диаграмм токов и напряжений? Как
по снятым диаграммам можно судить о правильности монтажа электрических
цепей?
6. Как проверяют цепи трансформаторов напряжения с заземленной
фазой В вольтметром и указателем чередования фаз?
7. Как фазируют трансформаторы и линии?
8. Как проверяют взаимодействие элементов проверяемого устройства при
подаче оперативного тока?
9. Как пользуются вольтамперфазоиндикатором ВАФ-85 при проверке элек-
трических цепей под нагрузкой?
10. Какие устройства применяют для создания больших токов и высоких
напряжений при пусконаладочных работах?
11. Какими устройствами регулируют напряжение, силу тока и сдвиг по
фазе между токами и напряжениями?
Глава X ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
И СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
§ 43. Общие сведения,
В объем испытаний электрических машин и силовых трансфор-
маторов во время пусконаладочных работ входят:
ознакомление с документацией (паспортными данными, проек-
ты. заводскими протоколами испытания и инструкциями);
осмотр;
определение возможности включения оборудования без сушки;
измерение сопротивления изоляции;
испытание изоляции повышенным напряжением промышленной
частоты;
испытание витковой изоляции (совмещается!’ с испытанием на
холостом ходу);
снятие характеристик холостого хода и короткого замыкания;
фазировка;
измерение омических сопротивлений обмоток;
проверка охлаждающих устройств;
пусковое опробование.
Кроме того, в электрических машинах измеряют воздушные
<азоры в магнитной системе и подшипниках, вибрацию (выпол-
няют монтажники), остаточное напряжение генераторов (при от-
сутствии тока в цепи возбуждения), сопротивление изоляции под-
шипников и термодетекторов, активные и реактивные сопротив-
ления, а также постоянные времени (для генераторов мощностью
!>0 МВт и более), а в отдельных случаях проводят испытания на
нагрев и проверяют механические характеристики.
В силовых трансформаторах проверяют группу соединения,
коэффициент трансформации, работу устройств регулирования на-
пряжения, изоляцию доступных стяжных болтов магнитопровода,
заземление ярмовых балок, прессующих колец и магнитопровода,
испытывают вводы, встроенные трансформаторы тока, трансфор-
маторное масло, проводят испытание на маслоплотность.
При ознакомлении с документацией устанавливают соответст-
вие проверяемого оборудования проекту, выписывают данные,
необходимые для последующих испытаний, заносят необходимые
сведения в протоколы испытаний.
При осмотре устанавливают комплектность, отсутствие види-
мых повреждений конструктивных элементов, изоляции и провод-
ников (обмоток, выводов), правильность установки и сборки ис-
пытываемого оборудования.
Возможность включения электрооборудования без сушки вы-
являют в основном на основании измерения сопротивления изо-
ляции, коэффициента абсорбции и других показателей степени
увлажнения изоляции электрических машин и трансформаторов,
245
описанных в § 34 и 53. При этом следует руководствоваться соот-
ветствующими инструкциями («Инструкцией по определению
условий включения вращающихся машин переменного тока без
сушки» и «Инструкцией по транспортировке, выгрузке, хранению,
монтажу и введению в эксплуатацию силовых трансформаторов
общего назначения на напряжение ПО—550 кВ»).
Методики измерений сопротивления изоляции, сопротивления
постоянному току и испытания повышенным напряжением про-
мышленной частоты были изложены в § 24, 34 и 36, а вопросы,
касающиеся фазировки, освещены в § 39 и 42.
Омические сопротивления электрических машин и трансфор-
маторов следует измерять очень тщательно приборами повышен-
ной точности, предпочтительно мостами. Это объясняется тем, что
параметры (омические, индуктивные и активные сопротивления)
машин необходимы при построении их рабочих характеристик и,
следовательно, только при достаточной точности измерения сопро-
тивлений. можно рассчитывать на правильную оценку режимов
работы проверяемой машины по построенным рабочим характе-
ристикам. Результаты измерений сопротивлений постоянному току
сопоставляют с результатами предыдущих измерений (обычно
заводскими данными), от которых они не должны отличаться
более чем на 2% (для обмоток якорей машин постоянного тока и
шунтовых реостатов это отличие допускается до 10%). Для много-
фазных обмоток сопротивления отдельных фаз не должны разли-
чаться более чем на 2%, а для синхронных генераторов 50 МВт
и больше — не более чем на 1%-
§ 44. Измерение зазоров, вибрации изоляции
подшипников и термодетекторов
электрических машин
Нормальная работа электрических машин возможна при нали-
чии определенных зазоров между подвижными и неподвижными
частями магнитной системы (между ротором и статором в маши-
нах переменного тока и якорем и полюсами в машинах постоян-
ного тока) и в подшипниках, а также, если вибрация при работе
не превышает определенных значений. Зазоры измеряют спе-
циальными щупами, а величину вибрации (удвоенную амплитуду
колебаний подшипников) — виброметром в трех направлениях:
горизонтально-поперечном, горизонтально-продольном и верти-
кальном (на всех подшипниках). Зазоры и вибрацию измеряют
монтажники при монтаже электрической машины/добиваясь, что-
бы они были в пределах норм, установленных ПУЭ.
Во избежание появления индуктированных токов в контуре
сталь ротора — подшипники—фундаментная плита контур при
монтаже синхронных машин разрывают, изолируя один из под-
шипников (обычно со стороны возбудителя) изоляционной про-
кладкой, устанавливаемой под его стулом (рис. 167, а). Одновре-
менно создают разрыв в цепи маслопровода, по которому подается
246
смазка в подшипник, поскольку иначе маслопровод будет шун-
тровать изоляционную прокладку под стулом подшипника. Цепь
в маслопроводе разрывают, устанавливая изоляционную проклад-
ке между фланцами, а также снабжая изоляционными втулками
в шайбами болты, которыми эти фланцы скрепляют между собой.
Изоляцию стула подшипника и маслопровода измеряют в про-
цессе монтажа электрической машины мегомметром при напря-
Рис. 167. Проверка изоляции стула подшипника:
а — схема образования тока через подшипник, б и в—проверка изоляции
жении не более 1000 В. Иногда между изоляционными проклад-
ками маслопровода имеются металлические шайбы, изолирован-
ные от фланцев, а между слоями изоляции подшипников — тонкие
металлические прокладки. Это позволяет измерять сопротивление
изоляции соответствующих элементов на смонтированной маши-
не. Если шайб и прокладок нет, для измерения изоляции стула
подшипника один конец вала приподнимают (обычно краном).
На работающей машине изоляцию - подшипника проверяют,
измеряя напряжение UB на валу ротора (рис. 167, б) и напряже-
ние Ua между изолированными подшипником и фундаментной
плитой (рис. 167, в). Перемычки П устанавливают на время заме-
ра, чтобы зашунтировать масляные пленки в обоих подшипниках.
Изоляция подшипника исправна, если UB и UD равны или разли-
чаются не более чем на 10%.
Изоляцию термодетекторов проверяют мегомметром на напря-
жение не более 250 В в собранной схеме (вместе с соединитель-
ными проводами) относительно корпуса машины.
§ 45. Измерение активных и индуктивных сопротивлений
электрических машин
Для расчетов режимов работы токов коротких замыканий необ-
ходимо знать параметры электрических машин (омические, актив-
ные и индуктивные сопротивления). Омические сопротивления изме-
247
ряют мостом постоянного тока или методом амперметра-вольтметра,.
как указывалось ранее.
Для измерения активных и индуктивных сопротивлений соби-
рают схему, показанную на рис. 168. Подводят напряжение от
источника переменного тока 12—60 В сначала к фазам А и В про-
веряемой машины, затем к фазам В и С и, наконец, к фазам А и С,
Рис. 168. Схема для измерения
активных и индуктивных сопротив-
лений обмотки статора
как показано на рис. 168. При этом
измеряют силу тока, напряжение и
мощность, которые обозначают соот-
ветственно: в первом случае IAB, УАВ
и Рав, во втором случае 1вс, Уве и
Рве и в третьем случае 1ас, У ас и Рас-
При измерении активной мощно-
сти Р следует учесть погрешность
Р,1р, которую могут внести приборы.
Погрешность Рпр можно измерить,
если отсоединить один провод, иду-
щий к испытываемой машине, и измерить по показаниям ваттметра
Рпр при том же испытательном напряжении. Тогда РАв=Равны—
— Рар и т. д.
На основании результатов измерений подсчитывают по формулам:
полные сопротивления
_ Рав . АВ 2/АВ ’ Zbc . В вс . 21 вс ’ ZAC в АС . 2/ ас’
активные сопротивления , _ РАВ . Рве . Рас .
ГАВ ' 1 О /2 Л/АВ индуктивные сопротивления г вс ^вс 'АС Zl АС
ХАВ~Г ?АВ—ГАВ, ХВС=' ZBC— fBC', xAC=r ZAC— Г/1Г-
Если силу тока измеряли в амперах, напряжение — в вольтах,
а мощность — в ваттах, то сопротивления г, х и г будут в омах.
Полученные значения сопротивлений соответствуют только уста-
новившемуся режиму работы электрической машины. При переход-
ных режимах (включении, отключении, коротких замыканиях и др.)
сопротивления будут меньше. Различают два вида сопротивлений,
характеризующих переходные режимы: переходные по продольной d
и поперечной q осям машины, не учитывающие переходных явлений
в демпферных обмотках ротора, и сверхпереходные по тем же осям,
учитывающие переходные процессы в демпферных обмотках ротора.
Кроме того, представляет интерес сопротивление ротора при разных
режимах работы машины и так называемое сопротивление токам
обратной последовательности (или сопротивление отрицательной по-
следовательности), играющее значительную роль при несимметрич-
ных режимах работы электрических машин. Полученные результаты
измерения позволяют подсчитать эти сопротивления.
248
Сначала подсчитывают средние сопротивления:
^ав+хвс+^ас. _____________________глб+гвс+гдс
ср“ з ’ ср~ 3
Сверхпереходные сопротивления х" по продольной оси и х” по
поперечной оси определяют из выражений:
Xd=Xcp — ^х’ хч=хср-\-^х^
где- Дх=0,667 хАВ (хАВ — хвс)-\-хвс (хвс — хас)~Ьхас (хас — хав)-
Индуктивное сопротивление токам обратной последовательно-
сти х2 примерно равно среднему сопротивлению хср.
Активные сопротивления машины по продольной оси г" и по
поперечной оси г" находят из выражений:
f'd=rcp — Ar; rq=rcp+&r,______________
где Дг=0,667 ]/ глв (rAB — rBC)+rBC (гвс — гАС)-\-гАС (гАС — гАВ\
Для подсчета активных сопротивлений ротора предварительно
определяют активные сопротивления статора гст по омическому со-
противлению г фазы.
Для генераторов с непрерывной изоляцией обмотки статора
гст=(2-3)г.
Для генераторов с гильзовой изоляцией
гст=(4 —5)г.
Среднее активное сопротивление ротора
'р.ср~Ар хст-
Активные сопротивления ротора (сверхпереходные) по продоль-
ной оси r'pd и по поперечной оси г" ( определяют из выражений:
xpd Гст» ^*PQ XQ ^ст
Активное сопротивление ротора токам обратной последователь-
ности
^2р==1///"2 Гр,Ср.
Активное сопротивление машины токам обратной последователь-
ности
^?2=АтЧ~ ^2р-
Обычно принято выражать сопротивления электрических машин
не в омах х и г, а в относительных единицах х и г, которые можно
подсчитать, зная номинальную мощность машины 5Н и ее номиналь-
ное напряжение UH
х=-^Ь г=-^.
1/2
249
§ 46. Измерение полных сопротивлений обмоток
электрических машин
В некоторых случаях для выяснения целости обмоток и соеди-
нений между отдельными элементами обмоток, отсутствия витко-
вых замыканий целесообразно измерять полные сопротивления
отдельных обмоток электрических машин переменному току. Под-
водя к обмотке переменное напряжение от постороннего источ-
ника, измеряют силу тока и напряжение, после чего подсчитывают
полное сопротивление обмотки. Если полные сопротивления одно-
именных элементов обмотки (катушек, секций) примерно одина-
ковы, можно считать их исправными. Эти измерения рекомендует-
ся выполнять для обмоток индукторов явнополюсных машин пере-
менного тока.
При измерении активных, индуктивных и полных сопротивле-
ний электрических машин следует иметь в виду, что эти сопротив-
ления зависят от частоты переменного тока. При питании изме-
рительной схемы от мощных стабильных источников, например от
электрической сети, связанной с электрической системой, часто-
та переменного тока равна 50 Гц и не изменяется. Однако при
монтаже новых электроустановок иногда приходится пользовать-
ся автономными источниками переменного тока. В этом случае
обязательно следует контролировать частоту тока.
§ 47. Снятие характеристик холостого хода
и короткого замыкания
Основными частями, определяющими работу электрической
машины и трансформатора, являются магнитная система и об-
мотки. Физические процессы в магнитной системе определяются
магнитным потоком Ф, создаваемым намагничивающим током.
Магнитный поток Ф можно определить, зная индуктированную
э. д. с.:
£'=4,44Ф/ю,
где f — частота тока; w — число витков в обмотке, пронизывае-
мой потоком Ф.
Чтобы установить состояние магнитной системы, необходимо
выяснить ее поведение при различных значениях магнитного пото-
ка и соответствующих э. д. с., плавно изменяя их от нуля до зна-
чений, несколько превышающих номинальные. Для этого в элек-
трических машинах, возбуждаемых постоянным током, плавно
увеличивают силу тока в обмотке возбуждения и измеряют эту
силу тока и э. д. с., индуктированные во всех обмотках для каж-
дого заранее выбранного значения силы тока в обмотке возбуж-
дения. В результате получают зависимость электродвижу-
250
щей силы Е от тока возбуждения /в, которую называют харак-
теристикой холостого хода и обычно представляют в виде
1 рафика.
Для асинхронных двигателей и трансформаторов аналогичную
характеристику можно получить, плавно изменяя напряжение,
подводимое к одной из обмоток, и измеряя в этой обмотке токи,
соответствующие заранее выбранным напряжениям. Как правило,
при пусконаладочных работах ограничиваются измерением тока
холостого хода асинхронного двигателя или трансформатора при
пусковом опробовании.
Известно, что ряд данных, характеризующих работу электри-
ческих машин и трансформаторов (падение напряжения на внут-
реннем сопротивлении, потери в меди и др.), определяется силой
юка в обмотках. Для определения этих данных проводят опыт
короткого замыкания. При закороченных обмотках плавно увели-
чивают силу тока возбуждения (у электрических машин — ток в
обмотке возбуждения), измеряют силу тока в рабочей обмотке
при различных, заранее выбранных значениях силы тока возбуж-
дения. По полученным данным, определяющим так называемую
характеристику короткого замыкания, строят соответствующую
кривую.
У асинхронных двигателей опыт короткого замыкания прово-
дят, подавая пониженное напряжение на заторможенный двига-
тель. По характеристике, снятой при опыте короткого замыкания
у синхронной машины, можно судить об исправности обмотки
ротора, а у асинхронного двигателя — о величине пускового
тока
1 1 ^ном
‘пуск ‘к- 3 f J t
^к.з.
где /к. з — сила тока при опыте короткого замыкания; UK. 3— на-
пряжение при опыте короткого замыкания.
Одновременно со снятием характеристик холостого хода и ко-
роткого замыкания контролируют правильность работы цепей
возбуждения, измерительных приборов, защиты, синхронизации,
испытывают витковую изоляцию и выполняют другие работы,
связанные с погрузкой проверяемой машины (или трансформато-
ра) током или с включением ее под напряжение.
Вначале целесообразно снять характеристику короткого замы-
кания, так как при этом можно проконтролировать правильность
работы релейных защит, которые отключат испытываемое обору-
дование во время снятия характеристики холостого хода, если
имеются повреждения. Работы, связанные со снятием характери-
стик холостого хода и короткого замыкания, выполняют после
установки и окончания монтажа всего оборудования.. Испытание
проводят по специальной программе, предусматривающей после-
довательность и объем всех работ, взаимоотношение между мон-
тажниками, наладчиками и эксплуатационным персоналом, необ-
ходимые подготовительные работы, организационные и техниче-
251
К сети
Рис. 169. Снятие характеристики корот-
кого замыкания синхронного генератора:
а — схема, б — характеристика короткого аа-
мыкания
ские мероприятия по техни-
ке безопасности. Измери-
тельные приборы следует
брать повышенной точности
(класса 0,2—0,5), особенно
при снятии характеристики
холостого хода.
Рассмотрим более по-
дробно методику снятия
характеристик холостого хо-
да и короткого замыкания
синхронного генератора.
Для снятия характери-
стики короткого замыкания
собирают схему, показанную
на рис. 169, а. Убеждаются,
что синхронный генератор Г
вращается с нормальной
частотой, шунтовой реостат
находится в начальном по-
ложении, соответствующем
минимальному току возбуж-
дения, а также в том, что ли-
ца, участвующие в проведе-
нии испытания, находятся
на своих местах и готовы к
работе. Затем включают ав-
томат гашения поля.
Постепенно увеличивая ток ротора шунтовым реостатом воз-
будителя, устанавливают поочередно 4—5 значений тока статора
(например, 0,25; 0,5; 0,75 и 0,9—1 номинального), при которых
снимают показания приборов, измеряющих силу тока в роторе и
статоре (во всех трех фазах). По полученным данным строят
характеристику короткого замыкания (рис. 169, б) и сравнивают
ее с заводской или с соответствующей характеристикой, получен-
ной на однотипной машине при предыдущих испытаниях. Несоот-
ветствие характеристики короткого замыкания заводской, особен-
но если она не исходит из начала координат, свидетельствует о
возможной неисправности, например замыкании витков обмотки
ротора. При опыте короткого замыкания проверяют все токовые
защиты генератора.
Для снятия характеристики холостого хода собирают схему,
показанную на рис. 170, а. Убеждаются, что генератор Г вращает-
ся с нормальной частотой, выключатель В и автомат гашения
поля АГП отключены, шунтовой реостат РВ находится в началь-
ном положении, соответствующем минимальному, току возбужде-
ния, защиты генератора включены с минимальными уставками по
току и времени, а также все лица, участвующие в испытаниях,
находятся на местах.
252
Затем измеряют остаточное напряжение (при отключенном
автомате гашения поля) генератора. Это измерение выполняют,
непосредственно подключая вольтметр к выводам генератора и
соблюдая соответствующие предосторожности (автомат гашения
поля должен быть отключен и заклинен, генераторный выключа-
тель и соответствующие разъединители — отключены, а приводы
Рис. 170. Снятие характеристики холостого хода син-
хронного генератора:
а — схема, б — характеристика холостого хода
их заперты, оперативный ток снят). Подают оперативный ток,
расклинивают и включают автомат гашения поля. Постепенно
шунтовым реостатом возбудителя В увеличивают ток в роторе.
Снимают восходящую ветвь 2 характеристики холостого хода
(рис. 170, б), устанавливая последовательно 8—12 значений
э. д. с. до 1,3 номинального (для гидрогенераторов до 1,5 номи-
нального), и измеряют силу тока ротора э. д. с. всех фаз статора,
частоту вращения генератора и при необходимости ряд других
величин по соответствующим приборам (например, ток возбуж-
дения и напряжение на обмотке возбуждения возбудителя).
Выдержав наибольшее напряжение в течение 5 мин, при кото-
ром испытывается витковая изоляция генератора, плавно снижают
ток возбуждения и снимают нисходящую ветвь характеристики
253
Таблица 14
Норма н.ц.ы характеристика холостого хода синхронного генератора
(в относительных единицах)
1 ик возбуждения 0,5 1,00 1 .5 2$0 2.5 3,0 3,5
Э. д. с. гидрогенератору . . . 0,58 1,00 1,21 1,33 1,4 1,46 1,51
Э. д. с. турбогенератора . . . 0,53 1,00 1,23 1,30 — — —
холостого хода. В частности, для турбогенератора можно принять
следующие значения э. д. с. в относительных единицах, при кото-
рых снимают показания приборов: 1,3; 1,25; 1,2; 1,1; 1,0; 0,7; 0,5;
0,3 и остаточное напряжение при отключенном автомате гашения
поля. По результатам измерений строят нисходящую ветвь 1
характеристики холостого хода и сравнивают ее с заводской
характеристикой или с нормальной характеристикой холостого
хода (табл. 14). Приводят значения э. д. с. Е к нормальной час-
тоте вращения пн, если измеренное значение э. д. с. равно Е' при
измеренной частоте вращения п', по формуле
г Е'
£=—н„.
п
Снимая характеристику холостого хода, следует учитывать
значительную инерцию электромагнитной системы электрических
машин, особенно крупных турбогенераторов. Поэтому запись по-
казаний всех приборов надо вести одновременно по команде руко-
водителя работ, когда переходные процессы, связанные с измене-
нием силы тока ротора, в основном прекращаются и соответст-
венно сила тока ротора и э. д. с. статора почти не изменяются.
В -заключение рассмотрим, как на основании результатов
измерения параметров электрических машин и снятых характери-
стик холостого хода и короткого замыкания можно получить дру-
гие характеристики и некоторые данные, определяющие работу
соответствующих машин при различных режимах работы.
Пример 1. При испытании генератора постоянного тока (рис. 171, а) полу-
чили характеристики холостого хода и короткого замыкания — кривые 1 и 2
соответственно (рис. 171, б). Измеренные значения сопротивления якоря Е и об-
мотки возбуждения ОВ соответственно равны гя и гов. Требуется определить
сопротивление грв реостата РВ в цепи обмотки возбуждения О В возбудителя,
обеспечивающее нормальный ток возбуждения /Е н и нормальное напряжение Uu
на выводах генератора.
Напряжение UH будет равно сумме падений напряжений, на сопротивлении
шунтового реостата, равном /Е нгрв, и на обмотке возбуждения, равном /в нгов,
т. с.
^н=7в нгрв+/в. нгов-
’Следовательно, сопротивление шунтового реостата, соответствующее нормальному
ин
напряжению генератора, будет ---— гов.
^в.и
254
Для того чтобы рассчитать сопротивление шунтового реостата для любого про-
твольного режима холостого хода, воспользуемся рис. 171, б.
Зададимся напряжением генератора, например равным 50% его номинального-
напряжения. На характеристике холостого хода этому напряжению соответствует
(очка а. При этом соответствующие падения напряжения на шунтовом реостате
и обмотке возбуждения будут равны 7в1грв и /в1гов.
Следовательно, сопротивление шунтового реостата, соответствующее напряже-
нию генератора, равному 50% его номинального напряжения, будет ———гов.
2Z bi
Рис. 171. Определение сопротивле-
ния шунтового реостата для гене-
ратора постоянного тока:
а — схема, б — характеристика генера-
тора
Рис. 172. Определение напряжения
на генераторе при сбросе нагрузки
Пример 2. Необходимо определить, какое будет напряжение на генераторе
постоянного тока при отключении нагрузки (сбросе нагрузки), равной номиналь-
ной, если при этой нагрузке напряжение генератора было равно номинальному.
Известно, что при опыте короткого замыкания ток возбуждения создает
ампер-витки, компенсирующие реакцию якоря и обеспечивающие создание э. д. с.
в якоре, необходимую для преодоления внутреннего сопротивления якоря, а также
падения напряжения на щетках. Зная сопротивления якоря ги и падение напря-
жения на щетках 2Д(7ПЗ (падение напряжения на каждой щетке принимают рав-
ным ДС/ИЗ), определяют соответствующую э. д. с.
Ек~1 нг я+2Д£/ИЭ.
По характеристике 1 холостого хода (рис. 172) находим ток возбуждения
(отрезок OD), необходимый для создания указанной э. д. с. (отрезок АГУ), ком-
пенсирующей падение напряжения на сопротивлении якоря и щетках.
По характеристике 2 короткого замыкания находят ток возбуждения, соот-
ветствующий нормальному току генератора (отрезок ОС). Соединив прямыми
линиями точки Л, В и С, получают характеристический треугольник АВС, опре-
деляющий падение напряжения в генераторе при нормальной нагрузке. Если
характеристический треугольник перемещать так, чтобы точка А скользила по
характеристике холостого хода до тех пор, пока точка С характеристического
255
треугольника не переместится в положение С, на уровне нормального напряжения
UK генератора, то точка А при этом будет находиться в положении 4, на уровне
соответствующей э. д. с. генератора, равной напряжению генератора при сбросе
нагрузки. Нормальный ток возбуждения характеризуется при этом абсциссой
точки Сх (отрезок ОЕ).
Следует отметить, что когда точка .4 характеристического треугольника сколь-
зит по характеристике холостого хода, точка С этого треугольника описывает
в первом приближении нагрузочную характеристику, выражающую зависимость
напряжения генератора от тока возбуждения при неизменной силе тока, в данном
случае равной нормальному току генератора.
Рис. 173. Построение характеристик генератора постоянного
тока:
а — схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением,
б — нагрузочная и регулировочная характеристики
Пример 3. Необходимо построить внешнюю и регулировочную характеристики
генератора постоянного тока с независимым возбуждением (рис. 173, а).
По результатам измерений строят характеристику холостого хода (кривая 1)
и характеристический треугольник АВС (рис. 173, б, 1 квадрант). Разделив
сторону АС характеристического треугольника на пять равных частей, получают
пять характеристических треугольников /IBjC'i, .4В2С2, ABSCS, АВцС± и АВС,
соответствующие нагрузкам генератора 20, 40 , 60, 80 и 100% номинальной. При
перемещении характеристического треугольника таким образом, чтобы точка А
•скользила по характеристике холостого хода, можно получить нагрузочные
256
характеристики (кривые 2, 3, 4, 5, 6), соответствующие нагрузкам 20, 40, 60, 80
и 100% номинальной и описываемые точками Clt С2, С3, Сц и С полученных
ранее характеристических треугольников
Внешней характеристикой называют зависимость напряжения U на выводах
генератора от нагрузки (силы тока якоря) при .неизменной силе тока возбужде-
ния, равной ее нормальному значению /в н (при снятии внешней характеристики
генератора с самовозбуждением должно быть неизменным сопротивление в цепи
обмотки возбуждения).
1’пс. 174. Определение повышения напряжения на синхронном генераторе при
сбросе нагрузки:
а— с учетом активного сопротивления н индуктивного сопротивления рассеяния обмотки
статора, б — без учета активного сопротивления и индуктивного сопротивления рассеяния
обмотки статора
Для построения внешней характеристики достаточно провести вертикальную
прямую из точки с делением 100% оси абсцисс, соответствующей номинальному
току возбуждения. Ординаты точек пересечения А, С2, Cs, С4, С этой прямой
с характеристикой холостого хода (кривая 1) и нагрузочными характеристиками
(кривые 2, 3, 4, 5 и 6) соответствуют напряжениям генератора при холостом
ходе и нагрузках, равных 20, 40, 60, 80 и 100% номинальной /н при неизменной
силе тока возбуждения генератора, равной номинальному ее значению IB н t
По полученным данным строят внешнюю характеристику (кривая 7,
рис. 173, б, II квадрант).
Регулировочной характеристикой называют зависимость тока возбуждения iB
от нагрузки / генератора, при которой обеспечивается условие поддержания
неизменным напряжения на выводах генератора.
Для ее построения находят точки А, С1г С2, С3, С4 и С пересечения харак-
теристики холостого хода (кривая 7) и нагрузочных характеристик (кривые 2, 3,
4, 5 и 6) с горизонтальной прямой, проведенной из точки с делением 100% оси
ординат, соответствующей номинальному напряжению UH генератора. Абсциссы
этих точек соответствуют силе тока возбуждения генератора при холостом ходе
п нагрузках 20, 40, 60, 80 и 100% номинальной при номинальном напряжении U
генератора.
По полученным данным строят регулировочную характеристику tB=/(7) (кри-
вая S; рис. 173, б, III квадрант).
Пример 4. По результатам измерений сопротивлений синхронного генератора,
имея характеристики холостого хода и короткого замыкания (кривые 1 и 2 на
рис. 174), необходимо определить напряжение на выводах генератора при сбросе
нагрузки.
17 Заказ 333
257
Напряжение на синхронном генераторе при сбросе нагрузки не должно пре-
вышать определенного значения (например, для турбогенератора 1,5"1/н)- Однако
испытание современных генераторов под нагрузкой при пусконаладочных работах
не представляется возможным (мощность современных генераторов измеряется
сотнями мегаватт). Между тем характеристики холостого хода и короткого замы-
кания, а также сведения, полученные при измерении сопротивлений, позволяют
с достаточной точностью определить, какое напряжение будет на генераторе при
сбросе нагрузки.
Отложим по оси ординат (рис. 174, а) в масштабе напряжений отрезок ОА,
соответствующий номинальному напряжению генератора. Проведем под углом фн,
соответствующим номинальному коэффициенту мощности, к отрезку О А прямую
линию. Построим треугольник АВС, у которого сторона АВ соответствует паде-
нию напряжения на омическом сопротивлении г, а сторона ВС — падению напря-
жения на индуктивном сопротивлении рассеяния xs при номинальной силе тока /н
статора.
Совместим вектор ОС с осью ординат и проведем из точки С, в которую
перешел конец вектора ОС, горизонтальную линию до ее пересечения с кри-
вой 1 — характеристикой холостого хода (точка Е). Абсцисса точки Е соответствует
току ротора, обеспечивающему создание э. д. с. генератора, равной сумме номи-
нального напряжения и падения напряжения на его сопротивлениях г и xs.
По характеристике холостого хода находим ток ротора (отрезок от), созда-
ющий э. д. с. £К=Л1 И г2-рх%, необходимую для преодоления сопротивлений г
и xs статора. На прямой, проведенной под углом <рн к оси ординат, отклады-
ваем отрезок ОМ, характеризующий ток ротора, необходимый для компенсации
реакции обмотки статора. Этот отрезок равен отрезку ms на оси абсцисс, где
точка s является абсциссой точки Т, лежащей на характеристике короткого замы-
кания (линия 2). Ордината точки Т соответствует номинальному току статора Ун-
Отрезок MN в масштабе равен номинальному току ротора iB . Если на оси
абсцисс (ось тока возбуждения) отложить отрезок OH=MN, вертикальный отре-
зок НЕ будет соответствовать напряжению генератора после сброса нагрузки UK.
Построение значительно упрощается, если пренебречь падениями напряжения
на сопротивлениях г и хь, тогда считают, что U„=Un — О А (рис. 174, б).
Откладывая отрезок ОМ, соответствующий току ротора, необходимому
для компенсации реакции статора, на прямой, проведенной из точки О под
углом <рп к оси ординат, и отрезок ON на оси абсцисс, характеризующий ток
ротора, соответствующий номинальному напряжению генератора при холостом
ходе, находят номинальный ток ротора, выражаемый в принятом масштабе
отрезком MN. Откладывая отрезок ОН, равный MN, на оси абсцисс, определяют
напряжение генератора после сброса нагрузки, которое соответствует отрезку HKt
§ 48. Проверка механических характеристик
электродвигателей
Основные соотношения. Работу любого электродвигателя можно
характеризовать: мощностью Р, развиваемой на валу электродвига-
теля при его работе, частотой вращения п, моментом инерции J,
или маховым моментом GD2, и моментом вращения М. Зависимость
усилия, развиваемого электродвигателем и выраженного моментом
вращения Л1, от частоты вращения называют механической характе-
ристикой.
При испытаниях электродвигателей и некоторых расчетах на
основе результатов испытаний пользуются соотношениями, связы-
вающими между собой отдельные механические величины, а также
механические величины с электрическими. Рассмотрим основные
258
механичзские величины и связь между ними как при поступатель-
ном, так и при вращательном движении тел.
При поступательном движении такими величинами являются
длина пройденного пути S, время t, скорость равномерного движе-
S v
пня v=—, ускорение в равноускоренном движении а——, мас-
са т, являющаяся мерой инертности тела, и сила F=am.
Рис. 175. Связь
между механиче-
скими единицами
при поступатель-
ном и вращатель-
ном движении:
а)
Рис. 176. Механические характеристики асинхронного
электродвигателя:
а — с короткозамкнутым ротором, б — о фазовым ротором
1 — блок, 2 — трос,
3 — груз
При вращательном движении соответствующими величинами
являются угол <р, время t, угловая скорость равномерного враща-
тельного движения ш или п (число оборотов в минуту), угловое
ускорение равноускоренного вращательного движения е, момент
инерции, являющийся мерой инертности тела во вращательном дви-
жении J, или маховой момент GD2 (CD2=4gJ, где £=9,8 м/с2), и
момент вращения М.
Рассмотрим простой механизм для поднятия груза 3 (рис. 175)
тросом 2, наматываемым на блок 1. Массу груза 3 обозначим бук-
вой т, частоту вращения блока — п, радиус блока — R. Допустим,
что через некоторое время t блок совершил N оборотов, а груз
переместился из положения h± в положение Л2, пройдя путь S.
Зная, что длина окружности равна 2л/?, а число оборотов блока
N=nt, можно выразить пройденный грузом путь через частоту вра-
щения блока 5=2.п/?п/.
Очевидно, скорость перемещения груза в поступательном дви-
жении также можно выразить через частоту вращения блока. Таким
17*
259
образом, все механические величины при поступательном и враща-
тельном движении взаимосвязаны, поэтому, зная одни из них, по
известным формулам можно найти другие:
о=2лДн=соД; M=FR; J=mR2.
Связь между моментом вращения М, выраженным в килограмме-
метрах, и мощностью Р на валу электродвигателя, выраженной
в киловаттах, при частоте вращения п оборотов в минуту опреде-
ляется формулой
п
Механические характеристики асинхронного двигателя. На
рис. 176, а показана механическая характеристика асинхронного
короткозамкнутого электродвигателя. Зная синхронную частоту вра-
щения двигателя ’
60/
«о=—» ,
Р
где f—частота переменного тока, Гц; р— число пар полюсов, нор-
мальную частоту вращения пт нормальный момент вращения Л1„
и критический момент вращения Л4К=ХЛ4Н, можно заменить дейст-
вительную характеристику двигателя, имеющую довольно сложную
конфигурацию, отрезком прямой линии, проведенным через точку па
на оси ординат и точку 1 с координатами Мнп„ др точки 2 с абс-
циссой Л1К. Этот отрезок с достаточной точностью представляет
рабочий участок механической характеристики двигателя.
Для двигателя с фазовым ротором дается семейство характери-
стик (рис. 176, б). Характеристика 1 (естественная) соответствует
закороченному ротору, а характеристики 2, 3 и 4 (реостатные)
получают при различных значениях сопротивлений, введенных
в цепь ротора. Любая реостатная характеристика с достаточной
точностью может быть представлена отрезком прямой линии, про-
веденной через точку п0 на оси ординат и точку Л4нпд, где частоту
вращения па находят по формуле
где гр — сопротивление обмотки ротора; гд — добавочное сопро-
тивление, включенное в одну фазу ротора; гн — номинальное сопро-
тивление, подсчитываемое по номинальным значениям напряже-
ния U„ и силы тока /н ротора.
Механические характеристики двигателя постоянного тока с па-
раллельным возбуждением. Эти характеристики представляют собой
прямые 1 (естественная характеристика) и 2, 3, 4 (реостатные
характеристики) при включенных последовательно с якорем, имею-
щим сопротивление гя, сопротивлениях г1г гй и г3, показанных на
рис. 177.
Естественную характеристику строят по двум точкам частоты
вращения п0 идеального холостого хода при М=0 и для номиналь-
260
ной частоты вращения пн, соответствующей номинальному момен-
ту 7ИН. Частоту идеального холостого хода п0 подсчитывают, зная
номинальную частоту пн, номинальное напряжение Ua
тока /н:
и
силу
ии
п0=пв-—~, '«=0,5 (1-^, Пн =-
Он -'Н'Я 'Н <нОц
Реостатная характеристика проходит через точку п0 на оси
ординат и через точку Л4нпд. Зная дополнительное сопротивление,
введенное в цепь якоря гд, и номинальное сопротивление
Рис. 177. Механические характеристики
двигателя постоянного тока с параллель-
ным возбуждением
Рдс. 178. Построение пусковой
диаграммы электродвигателя
частоту вращения па находят по формуле
Построение пусковых диаграмм для асинхронных двигателей и
двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением. Для
построения пусковой диаграммы (рис. 178) строят естественную
характеристику 1 двигателя, а затем в зависимости от условий
пуска двигателя выбирают величину пускового момента Л1, (для
двигателя постоянного тока в 2—2,5 раза больше номинального
момента вращения, соответствующего номинальной силе тока якоря,
а для асинхронного двигателя, если требуется быстрый разворот,—
0,85 максимального момента вращения Л'1к) и проводят прямую,
параллельную оси ординат, на расстоянии от оси ординат, рав-
ном Мг.
Далее определяют момент М2, при котором двигатель должен
переключаться на другую ступень сопротивления. Этот момент дол-
жен быть больше момента сопротивления агрегата (двигателя вместе
261
с приводимым им механизмом). Если момент сопротивления неиз-
вестен, М2 принимают в 1,1 раза больше номинального момента
вращения двигателя и проводят на диаграмме прямую, параллель-
ную оси ординат, на расстоянии от нее, равном Л12.
После этого проводят первую реостатную характеристику 2 для
полностью введенного сопротивления через точки а и б, соответ-
ствующие частоте вращения па па оси ординат и выбранному
моменту на оси абсцисс. Через точку в пересечении этой
реостатной характеристики с прямой М2 — М2 проводят прямую
линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее в точке г
с прямой /И, — М1. Через точку г проводят вторую реостатную
характеристику 3, соответствующую оставшейся части сопротивле-
ния пускового реостата, и через точку д пересечения этой реостат-
ной характеристики с прямой М2 — М2 проводят прямую линию,
параллельную оси абсцисс, до пересечения ее в точке е с прямой
Л41 — ЛЦ. Если точка е окажется ниже или выше естественной
характеристики, построение пусковой диаграммы следует повторить,
уменьшив Л12 или увеличив Afj в первом случае и увеличив Л12
или уменьшив Мг во втором случае.
Следует иметь в виду, что для двигателей постоянного тока по оси
абсцисс при построении механической характеристики откладывают
не момент вращения, а силу тока якоря. Поскольку момент враще-
ния и сила тока якоря связаны прямой пропорциональной зависи-
мостью, вид характеристики не меняется, и измерять силу тока
и выполнять соответствующие расчеты проще.
Имея пусковую диаграмму двигателя, нетрудно рассчитать пуско-
вые сопротивления. Для этого проводят вертикальную прямую из
точки М„ па оси абсцисс, соответствующей номинальному моменту
вращения двигателя, измеряют отрезки ае, бв, вг, гд, подсчитывают
нормальное сопротивление по формуле для двигателя постоянного
тока. Затем определяют пусковые сопротивления:
Для построения механических характеристик двигателей тре-
буется знать ряд величин: частоту вращения, момент вращения,
момент инерции, или маховой момент, момент сопротивления агрега-
та (двигателя с приводимым ши механизмом) и др., которые берут
из паспортных данных, протоколов предыдущих испытаний, а при
отсутствии определяют по результатам измерений в процессе пуско-
наладочных испытаний.
Рассмотрим некоторые методы определения этих величин, необхо-
димых для построения механических и пусковых характеристик.
Измерение частоты вращения электродвигателей. Частоту враще-
ния обычно измеряют центробежными тахометрами или используя
стробоскопический эффект.
Центробежный тахометр (рис. 179) достаточно точен, удобен
в обращении и позволяет измерять частоту вращения в широких
262
пределах (от единиц до десятков тысяч оборотов в минуту). Он
снабжен сменными наконечниками, позволяющими присоединять
налик тахометра к валу механизма, частоту вращения которого
измеряют. Например, для валов с коническими углублениями при-
меняют конусообразные наконечники: резиновые при измерении
больших частот вращения и металлические граненые при измерении
средних и малых частот. При измерении наконечник тахометра при-
кладывают к валу проверяемого механизма так, чтобы валик тахо-
метра и вал механизма были соосны, и нажимают на тахометр
с таким усилием, чтобы обеспечить надежное сцепление наконечника
с валом, исключающее его проскальзывание.
При пользовании цилиндрическим наконечником, предназначен-
ным для соприкосновения не с торцом, а с наружной поверхностью
нала проверяемого механизма (по образующим), для определения
частоты п вращения вала, имеющего диаметр D, следует пересчи-
тать показания тахометра пт, имеющего диаметр наконечника От,
по формуле
Стробоскопический метод измерения частоты вращения заклю-
чается в том, что на вращающуюся часть механизма наносят метки,
после чего их периодически освещают с определенной частотой.
Если метка кажется неподвижной, частота вращения равна или крат-
на частоте следования импульсов света. Если метка вращается
(в направлении вращения проверяемой части механизма или в про-
тивоположном направлении) со скоростью пк, частота вращения
соответственно меньше или больше частоты следования импульсов
света.
Рассмотрим более подробно применение стробоскопического мето-
да при постоянной частоте следования импульсов света для опреде-
ления величины скольжения асинхронного двигателя:
"с ^д
пс
где пд— частота вращения двигателя; пс — синхронная частота вра-
щения, определяемая для двигателя с числом пар полюсов р, рабо-
тающего от сети с частотой f переменного тока по известной фор-
60/
муле
Р
Чтобы получить ярковыраженные импульсы света с частотой
следования 50 импульсов в секунду, целесообразно в качестве
источника света применить неоновую лампу, включив ее по схеме,
показанной на рис. 180, а.
На торец полумуфты, муфты, вала или шкива двигателя наносят
метку, например проводят мелом радиальную черту, и освещают
это место неоновой лампой. При этом на торце будет наблюдаться
одна или несколько сдвинутых одна от другой полос, медленно
вращающихся в направлении, обратном направлению вращения
263
двигателя. Когда свет на торец падает от одного электрода, число
полос равно числу пар полюсов электродвигателя. Если через
вертикальное положение пройдет т полос за время t, скольжение
S% 100.
ft
При наличии источника питания, частоту которого можно изме-
нять плавно и в широких пределах, частоту вращения проверяемого
Рис. 179. Центро-
бежный тахометр
Рис. 180. Стробоскопический метод определения частоты
вращения:
а—включение неоновой лампы, б — поясняющая схема
механизма измеряют, освещая метку неоновой лампой, питающейся
от указанного источника, и плавно изменяя частоту источника до
тех пор, пока метка не будет казаться неподвижной. Тогда при
метке в виде радиальной черты и включении неоновой лампы по
схеме, которая была показана на рис. 180, а, частота вращения
проверяемого механизма в оборотах в секунду будет равна частоте
источника, при которой метка кажется неподвижной.
Более контрастно и более четко получают изображение меток,
нанесенных на белое основание диска в виде черных секторов.
Число секторов должно быть равно числу пар полюсов проверяе-
мого двигателя. Такие диски, называемые стробоскопическими, укреп-
ляют на валу проверяемого двигателя и по числу т секторов,
прошедших через вертикальную линию или мимо замеченной непод-
вижной точки за время I, определяют величину скольжения S%.
При определении величины скольжения (рис. 180, б) включают
неоновую лампу и направляют свет от нее на стробоскопический
диск. Затем, включив секундомер, отсчитывают определенное, зара-
нее установленное число секторов, прошедших через вертикальную
линию или мимо замеченной неподвижной точки (можно задаться
числом секторов 20 или 30), после чего останавливают секундомер.
264
Разделив отсчитанное число секторов, прошедших через вертикаль
или мимо замеченной неподвижной точки, на время в секундах,
отсчитанное секундомером, находят величину скольжения в про-
центах.
Определение махового момента и момента инерции двигателя. Вклю-
чив электродвигатель на холостом ходу (без нагрузки), доводят его
частоту вращения до 105—110% нормальной, а если это невозмож-
но, до установившейся частоты вращения холостого хода. После
этого двигатель отключают, и он переходит в режим самоторможе-
ния. Через равные промежутки времени измеряют частоту вращения
двигателя и по результатам измерений строят график, выражающий
зависимость частоты его вращения от времени, прошедшего с мо-
мента его отключения (кривая инерционного выбега), и в точке,
соответствующей нормальной частоте, проводят касательную к постро-
енному графику. Отрезок на оси абсцисс между точкой, соответ-
ствующей нормальной частоте вращения, и точкой пересечения ка-
сательной с осью абсцисс отображает в выбранном масштабе посто-
янную времени Тн самоторможения. Если известны потери ДР=
=Ри+Рсг (Ры — механические потери, а Рст —потери в стали), за
счет которых происходит самоторможение двигателя, маховой мо-
мент при нормальной частоте вращения
СД2=-365АРГн -10s кгм2.
«н
Маховой момент агрегата определяют методом частичного сброса
нагрузки, т. е. когда агрегат, например мотор-генератор, вращается
с нормальной частотой пв и несет некоторую нагрузку Р, толчком
сбрасывают часть нагрузки Рг, например отключая часть потреби-
телей от генератора, и через некоторое время t после сбора нагрузки
измеряют частоту вращения агрегата п и находят приращение
частоты Дп=п — пн.
На основании полученных данных подсчитывают маховой момент
по формуле
GD2=^^-10:< кгм2.
«„Ап
Зная маховой момент, находят момент инерции двигателя:
GD2
^8 '
Построение механической характеристики электродвигателя. Из-
вестно, что момент вращения пропорционален изменению частоты
вращения двигателя при пуске. Для небольшого промежутка вре-
мени Д/, за который прирост частоты вращения составил Дм, мо-
мент вращения можно достаточно точно определить из соотношения
л, GD2 Ап
Мвп=--------------------------------— кгм.
вр 375 At
Допустим, что получены данные о частотах двигателя на протя-
жении всего времени пуска и построена кривая 1 (рис. 181),
265
выражающая зависимость частоты вращения двигателя пот времени/,
отсчитываемого от момента включения двигателя в сеть. Разбивают
весь интервал времени, в течение которого осуществляется пуск
двигателя, на достаточно большое число малых отрезков времени А/
(для удобства построения и расчетов примем эти отрезки времени
одинаковыми, порядка V20 всего времени пуска). Для каждого зна-
чения времени от начала пуска, кратного величине принятого отрез-
ка времени, определяют приращение частоты, например для времени
от начала пуска, равного 5Д/, приращение частоты будет равно Дп5,
и находят отношение приращения частоты к принятому отрезку
времени. По формуле, указанной ранее, подсчитывают соответст-
вующее значение момента вращения и наносят соответствующую
точку (кривая 2), выражающую зависимость момента вращения М
от времени /, а затем, зная текущие значения момента враще-
ния Л1 и частот вращения в разные моменты времени
пуска двигателя, нетрудно построить его механическую
CTHKV-
Следует иметь в виду, что большей частью время
гателя измеряется секундами и даже долями секунды,
короткий промежуток времени невозможно выполнить достаточное
количество измерений частот вращения в процессе пуска обычными
методами, например центробежным тахометром. Поэтому для полу-
чения зависимости частоты вращения электродвигателя в процессе
его пуска от времени, отсчитываемого от момента включения дви-
гателя в сеть, применяют осциллограф, к соответствующему шлейфу
которого подводится напряжение от преобразователя частоты вра-
щения в электрическое напряжение, пропорциональное частоте вра-
щения.
Одним из таких преобразователей является тахогенератор, пред-
ставляющий собой небольшой генератор постоянного или перемен-
ного тока, кинематически связанный с валом контролируемого меха-
низма.
Определение момента сопротивления приводимого механизма. При
пуске двигателя вместе с приводимым механизмом его момент вра-
щения должен быть больше момента сопротивления всего агрегата
на величину
в процессе
характери-
пуска дви-
За такой
•, .. GD2 Ди
A(h3=/Hbd — Мс—----------,
н3 вр с 375 Af
откуда момент сопротивления Мс агрегата .можно найти по формуле
Gpa
вр"з75 ”д7‘
Маховой момент агрегата несложно получить по формуле
G£)2 = 365ТаРа . J Q3
«и
определив постоянную Тя агрегата при самоторможении и измерив
мощность Ра, потребляемую электродвигателем при нормальной
частоте вращения перед отключением его от сети.
Л1С=Л1,
An
266
Записав значения частот агрегата, соответствующих различным
моментам времени от начала пуска агрегата, например при помощи
GD2 г
осциллографа, по формуле Л/из= ——------можно определить значе-
чения избыточного момента для соответствующих моментов времени
и построить график зависимости избыточного момента от времени
в период пуска агрегата — кривая 2 (рис, 182).
Рис. 181. Построение механической харак-
теристики электродвигателя
Рис. 182. Определение мо-
мента сопротивления при-
водимого механизма
Если построить на том же графике зависимость момента враще-
ния электродвигателя от частоты вращения (кривая /), то, вычитая
для каждого значения частоты вращения агрегата из ординаты кри-
вой 1 (момент вращения двигателя), ординаты кривой 2 (избыточный
момент), можно получить график, выражающий момент сопротивле-
ния агрегата от частоты его вращения (кривая 3). Эта кривая бу-
дет всегда идти ниже (при правильно выбранном двигателе) кри-
вой 2.
§ 49. Измерение коэффициента трансформации
трансформаторов
При пусконаладочных работах обычно ограничиваются измере-
нием коэффициента трансформации при подаче на обмотку высшего
напряжения питания от сети собственных нужд 220 или 380 В.
Определяют обмотки высшего и низшего напряжений не только по
маркировке выводов, но и по данным всех предыдущих работ (изме-
рению омических сопротивлений, осмотру и т. д.). Следует учиты-
вать, что обмотки высшего напряжения имеют больше витков из про-
вода меньшего сечения и, следовательно, их омическое сопротивле-
ние больше омического сопротивления обмоток низшего напряжения
267
Необходимо помнить, что подача напряжения к обмотке низшего
напряжения приводит к появлению высокого напряжения на об-
мотке высшего напряжения, например, при подведении напря-
жения 220 В к обмотке 10 кВ трансформатора 220/10 кВ, на
обмотке 220 кВ будет напряжение 4800 В, что создает повышенную
Рис. 183. Проверка коэффициента трансформации трехфазного
трансформатора:
а — при питании от сети трехфазного тока, бив — при питании от сети
однофазного тока
опасность как для людей, выполняющих испытание, так и для др у-
гих, находящихся в зоне, где проводятся испытания. Поэтому сле-
дует источник питания подключать к обмоткам высшего напряжения.
При измерении коэффициента трансформации целесообразно пользо-
ваться вольтметрами класса 0,5 (например, Э59/1 для измерения
высшего напряжения 220 В, подводимого к трансформатору, и Э59/2
или Э59/10 для измерения низшего’ напряжения).
При проверке коэффициента трансформации однофазного транс-
форматора напряжения одновременно замеряют напряжение
268
подведенное к первичной обмотке, и t/2 на вторичной обмотке и
подсчитывают коэффициент трансформации по формуле
К=-^-.
и2
Коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов можно
измерить при подаче на обмотку высшего напряжения питания от
трехфазной сети (рис. 183, а), а также при подаче питания от
однофазной сети к трансформаторам без выведенной нулевой точки
по схемам (рис. 183, б) и с выведенной нулевой точкой (рис. 183, в).
Коэффициент трансформации для схемы (см. рис. 183, а) под-
считывают по формуле
,г Ъ+Кг
где
для
и к>=-^,
и ab иЬс
схемы (см. рис. 183, б) — по формуле
к=кср ]Лз>
или —АС
Шас
рис. 183, в) — по формуле
1г VBo. is _ ^со
/'2ср .. < z'3cp
ubc иас
Кс =-^L или-^-,
ср 2Uab 2Ubc
где
и, наконец, для схемы (см.
— и ар
Alep—
Uab ’
§ 50. Определение группы соединения
трехфазных трансформаторов
Группа соединения трансформатора характеризует сдвиг по
фазе между векторами линейных напряжений первичной и вторич-
ной обмоток. Группу соединения принято выражать числом, полу-
ченным от деления на 30 угла (в градусах), на который отстает
вектор вторичного напряжения от соответствующего вектора пер-
вичного напряжения.
Зная полярность выводов обмоток трехфазного трансформа-
тора и стандартные обозначения выводных зажимов А, В, С пер-
вичной и а, Ь, с вторичной обмоток, нетрудно убедиться, что при
различных схемах соединений первичных и вторичных обмоток
можно получить двенадцать групп соединения, начиная от первой,
когда вторичное напряжение отстает от первичного на 30°, и кон-
чая двенадцатой, когда вторичное напряжение отстает от первич-
ного на 360° (совпадает с ним по фазе).
Следует отметить, что для четных групп 2, 4, 6, 8, 10 и 12
характерно одноименное соединение первичной и вторичной обмо-
ток (например, первичная и вторичная обмотки соединены в звез-
ду), а для нечетных групп 1, 3, {5, 7, 9 и 11 характерно разно-
269
именное соединение обмоток (например, первичная обмотка соеди-
нена в звезду, а вторичная — в треугольник).
В Советском Союзе стандартными приняты две группы соеди-
нения для трехфазных трансформаторов: двенадцатая и одинна-
дцатая при чередовании фаз подведенного напряжения соответ-
ственно алфавитному чередованию букв, обозначающих выводы
(Л, В и С). Если изменить чередование фаз подведенного напря-
жения, то для одного и того же трансформатора с нечетной груп-
пой произойдет изменение группы. Так, при чередовании фаз
подведенного к первичной обмотке напряжения в последователь-
ности А — В — С имеет место 11-я группа, а при чередовании фаз
подведенного напряжения в последовательности А — С — В — 1-я
группа. Это всегда следует помнить при проведении работ, связан-
ных с определением группы соединения трехфазных трансформа-
торов и фазировке и проверке защит под нагрузкой.
Маркируют выводы трехфазных силовых трансформаторов и
трансформаторов напряжения, выпускаемых в СССР, по порядку
А — В — С слева направо, если смотреть со стороны выводов
обмотки высокого напряжения. Вывод от нулевой точки всегда
располагают перед выводом А.
Группу соединения трехфазного трансформатора можно опре-
делить поляромером, ваттметром, вольтметром и специальными
приборами, например по типу синхроноскопа или фазометра, не-
посредственно показывающих угловой сдвиг между линейными
напряжениями первичной и вторичной обмоток трансформатора.
При пользовании поляромером подключают батарею поочеред-
но к выводам АВ, ВС и АС плюсом соответственно сначала к А,
затем к В и после к А. При этом определяют по отклонению стрел-
ки гальванометра, который подключают последовательно к вы-
водам ab, Ъс и ас, полярность индуктированного напряжения
относительно выводов а, b и снова а. При подключении батарей
к каждой паре выводов первичной обмотки производят по три
измерения полярности. Комбинации полярностей позволяют опре-
делить группу соединения. Проверка группы соединения ваттмет-
ром рассмотрена в § 39.
На рис. 184 показана схема включения универсального фазо-
указателя Э-500/1 для непосредственного определения фазового
сдвига между напряжениями первичной и вторичной обмоток.
Желательно для большей уверенности и точности проведенных
измерений произвести два замера: один для определения углового
сдвига между напряжениями UAb и иаь и второй для определения
фазового сдвига между напряжениями UBc и UbC.
Для определения вольтметром группы соединения трехфазного
трансформатора соединяют выводы А и а и измеряют напряжения
между выводами b и В, b и С, с и В. По результатам этих изме-
рений можно определить группу соединения трансформатора.
Разработаны и изготовляются различные универсальные при-
боры и комплекты приборов, предназначенные специально для ис-
пытания трансформаторов. В частности, таким прибором является
270
универсальный измеритель коэффициента трансформации сило-
вых и измерительных трансформаторов УИКТ-3 (рис. 185). В этом
приборе напряжение, индуктированное во вторичной обмотке,
сравнивается падением напряжения на резисторе г2 и по соотно-
шению сопротивлений ri/r2 при сбалансированной схеме, когда
стрелка индикатора будет на нуле, определяют коэффициент
^ЗВО
ООО обо
110 ,580
ил ив
° Wo-
Рис. 185. Универсальный
измеритель коэффициента
трансформации УИКТ-3
Рис. 184. Определение группы
соединения трансформатора универ-
сальным фазоуказателем Э -500/1
трансформации проверяемого трансформатора. Тот факт, что схему
удалось сбалансировать, указывает на то, что маркировка выводов
трансформатора правильна. Следовательно, прибор УИКТ-3 позво-
ляет одновременно с измерением коэффициента трансформации
проверить полярность выводов.
§ 51. Проверив правильности работы переключающих
устройств для регулирования напряжения
под нагрузкой
В последнее время большое распространение получили пере-
ключающие устройства для регулирования напряжения под на-
грузкой. Переключающее устройство РНТ-13А (рис. 186, а) содер-
жит: сдвоенные переключатели ответвлений П1 и П2; контакторы
К1 и К2, поочередно подключающие переключатели П1 и П2 к
реактору Р\ реактор Р, шунтирующий витки обмотки трансформа-
тора между двумя смежными ответвлениями в момент, когда оба
контактора включены, а переключатели подключены к разным
ответвлениям, а также привод и элементы ручного, дистанцион-
ного и автоматического управления переключающим устройством
(привод и элементы управления на чертеже не показаны).
Последовательность работы переключателей П1 и П2 и кон-
такторов К1 и К2 при правильной работе переключающего устрой-
ства показана в табл. 15.
Нарушение этой последовательности может привести к серьез-
ным повреждениям трансформатора и аварии электрической сети.
271
Таблица 15
Последовательность действия всех элементов переключающего устройства
при правильной работе по переключению с 5-й на 6-ю ступень
Положение переключающего устройства Контакторы Переключатели
К1 К2 П1 П2
В рабочем положении Включен Включен Включен на Включен на
5-й ступени 5-й ступени 5-й ступени
1-е промежуточное по- Выключен » То же То же
ложен ие
2-е промежуточное по- » Выключен »
л ожени е
З-е промежуточное по- » » Включен на
ложение 6-й ступени
4-е промежуточное по- Включен То же
ложение
5-е промежуточное по- » Выключен »
ложение
6-е промежуточное по- » » » Выключен
ложение
7-е промежуточное по- » Включен на
ложение 6-й ступени
В рабочем положении » Включен » То же
на 6-й ступени
Поэтому особое внимание следует обратить на проверку после-
довательности действия отдельных элементов переключающего
устройства, которую выполняют, снимая круговую диаграмму.
При отсутствии заводской шкалы для снятия круговой диаграммы
нужно надеть на вертикальный вал между приводным механиз-
мом и контакторами картонную (или из другого материала) шка-
лу, разделенную на 360°, и укрепить ее так, чтобы при вращении
ч, 12-13 в /;
Конец движения К2
Конец вВижения (12
Начало движе- 3(П
нияК2 на 305
замыкание
-jo
5°
i
HI
(12
О!
Конец дви-
жениям %
233-
Начала движения
П2 на размыкание уХ]
Начало движения
К2 ла размыкание
Рис. 186. Снятие круговой диаграммы переключающего устройства
РНТ-13А:
а — схема переключателя, б — круговая диаграмма
Непеклтатель
Л2разомкнут
б)
Началодви-
женияК1 на
замыкание
Шразомк-
лут
Начало движения Kt
на размыкание
Начала движениям
53° на размыкание
55° Конец дВи-
жения-К!
Конец движениям
160° Конец ЗЯежечияК!
272
Таблица 16
Результаты снятия круговой диаграммы (например, при ходе переключателя
. от 5-го к 6-му положению и обратно)
Состояние контакторов и переключателей Угол поворота вала фазы, град
А i В С
Ход от 5-го к 6-му положению Контактор К1 отключился Подвижный контакт ПК переключа- теля П1 сошел с неподвижного контакта 5 Подвижный контакт ПК переключа- теля П1 коснулся неподвижного контакта 6 Контактор К1 включился Контактор К2 отключился Подвижный контакт ПК переключа- теля П2 сошел с неподвижного контакта 5 Подвижный контакт ПК переключа- теля П2 коснулся неподвижного контакта 6 Контактор К2 включился
Ход от 6-го к 5-му положению Контактор К2 отключился Подвижный контакт ПК переключа- теля П2 сошел с неподвижного контакта 6 Подвижный контакт ПК переключа- теля П2 коснулся неподвижного контакта 5 Контактор К2 включился
Контактор К1 отключился Подвижный контакт переключателя П1 сошел с неподвижного контак- та 6 Подвижный контакт ПК переключа- теля П1 коснулся неподвижного контакта 5 Контактор К1 включился
вертикального вала эта шкала была неподвижна. К валу при-
крепляют стрелку так, чтобы ее конец располагался против де-
лений шкалы. С помощью рукоятки прокручивают механизм в
одном направлении (например, по часовой стрелке), выбирая
люфт и устанавливая стрелку против нулевого деления шкалы.
В дальнейшем, вращая рукоятку, фиксируют деление шкалы, про-
тив которых располагается стрелка при размыкании и замыкании
каждого контактора и контактов переключателей. О замыкании
и размыкании контакторов и контактов переключателей можно
18 Заказ 333
273
•судить по лампам Л1 и Л2, включенным, как показано пунктир-
ными линиями на рис. 186, а.
В исходном положении переключающего устройства лампы Л1
и Л2 не горят, поскольку они зашунтированы контакторами К1 и
К2. При переключении с 5-го на 6-е ответвление вначале отклю-
чается контактор К1, при этом загорается лампа Л1. Затем по-
движный контакт ПК переключателя П1 сходит с 5-го неподвиж-
ного контакта и лампа Л1 гаснет. После этого подвижный кон-
такт ПК переключателя П1 находит на 6-й неподвижный контакт,
а лампа Л1 загорается. Далее включается контактор К1 и лам-
па Л/ гаснет. На следующем этапе отключается контактор К2
и загорается лампа Л2, после чего подвижный контакт ПК пере-
ключателя П2 сходит с 5-го неподвижного контакта, а лампа Л2
гаснет. Затем подвижный контакт ПК переключателя П2 находит
на неподвижный контакт, загорается лампа Л2. Наконец, вклю-
чается контактор К2 и лампа Л2 гаснет.
Круговые диаграммы снимают для всех трех фаз трансформа-
тора сначала при вращении рукоятки по часовой стрелке, а затем
против часовой стрелки. Полученные результаты заносят в
табл. 16, по этим данным строят диаграмму (рис. 186, б) и со-
поставляют ее с расчетной. Следует иметь в виду, что угол а на
диаграмме не должен быть менее 30°.
В рассматриваемом переключающем устройстве имеется ди-
станционный контроль положения переключателя. Контроль осу-
ществляется синхронной передачей с помощью двух сельсинов —
датчика и приемника (индикатора). Целесообразно одновременно
со снятием круговой диаграммы убедиться в правильности дей-
ствия дистанционного контроля положения переключателя, выпол-
нив при необходимости соответствующую регулировку. Для этого
при определенном положении переключателя (например, 5) воз-
буждают сельсины, подводя к ним питание от сети переменного
тока (напряжением ПО В). Если после успокоения приемник
покажет положение переключателя (цифра в окошечке на щите
управления), не соответствующее действительному, то, ослабив
четыре болта, крепящих приемник к скобе, поворачивают его
статор до тех пор, пока приемник не покажет действительное
положение переключателя. Предварительно можно выполнить гру-
бую регулировку, повернув алюминиевый диск относительно ро-
тора. Для этого надо ослабить три винта, крепящие алюминиевый
диск, повернуть диск до требуемого положения и закрепить его.
§ 52. Определение возможности включения
трансформатора в работу без ревизии
активной части и подъема колокола,
а также без сушки (или подсушки)
Включение трансформатора в работу без ревизии активной
части и подъема колокола, а также без сушки (или подсушки)
позволяет значительно сократить затраты времени, материальных
.274
ii трудовых ресурсов при его монтаже. Однако вопрос о допусти-
мости включения трансформатора без выполнения этих операций
может быть решен только на основании рассмотрения условий и
состояния трансформатора во время транспортировки, хранения и
монтажа с учетом результатов проверок, измерений и испытаний,,
проводимых на всех стадиях, начиная от момента отправки с
завода и кончая сдачей трансформатора в эксплуатацию.
Ниже приводятся основные требования для силовых трансфор-
маторов общего назначения на напряжение ПО—500 кВ к транс-
портированию, хранению, монтажу составных частей, требующих
разгерметизации бака, а также к контролю состояния изоляции
перед вводом в эксплуатацию.
Транспортирование. В зависимости от габаритов и массы
трансформаторы на напряжение ПО—500 кВ отправляют потре-
бителю в следующем виде:
полностью собранными и залитыми маслом;
частично демонтированными и загерметизированными в соб-
ственном баке, залитыми маслом ниже крышки, с заполнением
иадмасляпого пространства инертным газом или сухим воз-
духом;
частично демонтированными в собственном баке без масла с
установкой автоматической подпитки азотом в пути. Запас азота
в установке автоматической подпитки обеспечивает поддержание-
давления не менее 0,1 кгс/см2 в течение 30 суток (на время пере-
возки и последующего хранения).
Для трансформаторов, транспортируемых частично демонтиро-
ванными, составные части отправляют в следующем виде: масло-
наполненные п маслоподпорные вводы на напряжение 66—500 кВ
п комплектующие части к ним в упаковке завода-изготовителя
вводов; Трансформаторы тока — в собственных кожухах, герме-
тично закрытые временными заглушками и залитые трансформа-
торным маслом; вводы на напряжение 35 кВ, комплектующая
аппаратура и приборы, электродвигатели и насосы, мелкие детали
и узлы, крепеж и запасные части — в деревянных упаковочных
ящиках; расширитель и сопряженные с ним детали, охладители,
радиаторы, каретки с катками, съемные карманы, термосифонные
фильтры — на железнодорожных платформах без дополнительной
упаковки, но надежно защищенные от попадания влаги во вну-
тренние полости от перевозки и хранения до монтажа на месте
установки.
Сразу после прибытия к месту разгрузки трансформатор и де-
монтированные составные части должны быть тщательно осмот-
рены, при этом необходимо уделить особое внимание:
состоянию крепления трансформатора на платформе или транс-
портере. Контрольные метки на баке трансформатора и площад-
ке транспортера должны совпадать;
состоянию бака, пломб, уплотнений, задвижек, кранов и про-
бок. На баке трансформатора не должно быть вмятин или каких-
либо других повреждений. Все уплотнения и пломбы на задвиж-
18*
275
ках, кранах и пробках должны быть исправны. На баке и транс-
портере не должно быть следов утечки масла;
состоянию маслонаполненных вводов;
состоянию транспортируемых отдельно трансформаторов тока.
На кожухах трансформаторов тока и на платформе не должно
быть следов утечки масла;
состоянию узлов системы охлаждения.
Трансформаторы, транспортируемые полностью залитыми мас-
лом, не позднее чем через 10 дней после прибытия подвергают
внешнему осмотру, проверяют отсутствие утечки масла и уровень
масла в трансформаторе. При отсутствии утечки и нормальном
уровне масла трансформатор может быть оставлен для дальней-
шего хранения. Если обнаружено нарушение маслоплотности или
снижение уровня масла в трансформаторе, следует восстановить
герметичность и принять меры к ускорению монтажа трансфор-
матора.
У трансформаторов, транспортируемых без масла с автомати-
ческой подпиткой, не позднее чем через 5 дней после прибытия
проверяют избыточное давление внутри бака. При наличии избы-
точного давления трансформатор можно считать герметичным.
Если нарушена герметичность, нужно определить место наруше-
ния уплотнений, восстановить герметичность и принять меры к
ускорению монтажа трансформатора.
Для определения места нарушения уплотнения рекомендуется
проверка герметичности созданием избыточного давления азота
по ГОСТ 9293—59 (или сухого воздуха) 0,25 кгс/см2. Трансфор-
матор считается герметичным, если спустя 3 ч Давление при посто-
янной температуре окружающей среды уменьшится не более чем
до 0,23 кгс/см2. Допускается создавать избыточное давление с
помощью воздушного компрессора через селикагелевый воздухо-
осушитель.
У трансформаторов, транспортируемых частично залитыми
маслом, не позднее чем через 5 дней после прибытия проверяют
герметичность бака и отсутствие утечки масла. Надо убедиться
в том, что все изоляционные детали закрыты маслом, а при необ-
ходимости восстановлен нужный уровень масла и герметичность
бака трансформатора при обнаружении утечки масла.
При нарушении герметичности необходимо определить место
нарушения, как было указано выше, и проверить пробивное на-
пряжение и tg6 масла. Для трансформаторов, имеющих времен-
ные выводы, следует также определить величину относительного
прироста емкости NQC. Результаты предварительной проверки
состояния изоляции заносят в специальный протокол (или акт)
и учитывают в дальнейшем при решении вопроса о введении
трансформатора в эксплуатацию без сушки.
Условия хранения трансформатора. При длительном нахож-
дении активной части трансформатора без масла состояние изо-
ляции ухудшается вследствие ее увлажнения, а привести ее в
нормальное состояние в условиях монтажа не всегда возможно.
276
Поэтому после прибытия трансформатора на монтируемый объект,
если монтажные работы по каким-либо причинам задерживаются,
необходимо:
принять меры по сокращению до минимума времени нахож-
дения трансформатора в транспортном состоянии. Срок хранения
должен быть не более 3 месяцев со дня прибытия трансформатора;
установить постоянный контроль за наличием избыточного дав-
чения воздуха в баке в течение всего периода нахождения транс-
форматора без масла. Контролировать избыточное давление надо
не реже 1 раза в сутки в течение первых 10 дней, в дальнейшем
не реже 1 раза в месяц. У трансформаторов, имеющих временные
выводы, рекомендуется при хранении в транспортном положении
измерять относительный прирост емкости &CJC не реже 1 раза
в месяц;
при хранении более 3 месяцев бак трансформатора залить пол-
ностью маслом;
непосредственно перед монтажом трансформатора произвести
соответствующие измерения для оценки состояния изоляции.
Монтаж составных частей трансформатора, требующий разгер-
метизации бака. Если при транспортировке, выгрузке и хранении
трансформатора не были нарушены рассмотренные ранее требо-
вания, монтаж его составных частей можно выполнять без ревизии
активной части и подъема колокола.
Разгерметизацию трансформатора нужно производить в сухую
и ясную погоду, причем температура активной части должна быть
выше температуры росы окружающего воздуха не менее чем
на 5° С и во всех случаях не ниже 4-10° С. Если естественные
условия окружающей среды не обеспечивают этого требования,
перед разгерметизацией трансформатор следует нагреть.
Время нахождения трансформатора в разгерметизированном
состоянии не должно быть более 16 ч при относительной влажно-
сти окружающей среды до 75% и 10 ч при относительной влаж-
ности до 85%.
После сборки составных частей, но до герметизации и заливки
трансформатора маслом, надо измерить относительный прирост
емкости &CIC, а после герметизации и заливки трансформатора
маслом следует произвести все измерения, нужные для оценки
состояния изоляции, и при необходимости осуществить дополни-
тельные мероприятия по обработке изоляции.
Контроль состояния изоляции перед вводом трансформатора в
эксплуатацию. Трансформаторы могут быть введены в эксплуа-
тацию без сушки (или подсушки) только при отсутствии явных
нарушений, приводящих к увлажнению изоляции.
В объем проверок, и испытаний трансформаторов, транспорти-
руемых с маслом, входят:
внешний осмотр и проверка пломб на кране и пробке для
отбора пробы масла, испытание герметичности уплотнений;
отбор пробы масла и испытание его для определения минималь-
ного пробивного напряжения, тангенса угла диэлектрических
277
потерь, кислотного числа, отсутствия механических примесей и водо-
растворимых кислот и щелочей, температуры вспышки;
измерение характеристик изоляции tgd, R60 и R15.
В объем проверок и испытаний трансформаторов, транспорти-
руемых без масла, входят:
внешний осмотр и проверка пломб на кранах и пробке для от-
бора проб масла, проверка избыточного давления азота (или сухого
воздуха) внутри бака. При отсутствии избыточного давления сле-
дует проверить герметичность;
проверка состояния индикаторного селикагеля транспортного
воздухоосушителя;
отбор пробы остатков масла со дна бака и испытание его на
пробой;
измерение характеристик изоляции, tgd, Д60 и /?15 после сборки
трансформатора и заливки его маслом.
При измерении характеристик изоляции следует учитывать, что:
измерения характеристик изоляции tgd, /?<!0 и Д15 выполняют
после заливки трансформатора маслом при температурах, указанных
в паспорте трансформатора, для трансформаторов на напряжение
220—500 кВ, а также трансформаторов на напряжение НО—150 кВ
мощностью более 80 МВ-А и при температуре изоляции не ниже
+ 10DC для трансформаторов ПО—150 кВ мощностью до 80 МВ-А.
Для получения температуры, необходимой при измерении, трансфор-
матор нагревают до температуры, превышающей не менее чем на 10° С
значение требуемой. Измерения характеристик изоляции осуще-
ствляют на спаде температуры. Отклонение фактической темпера-
туры измерения для трансформаторов на напряжение 220—500 кВ,
а также трансформаторов на напряжение ПО—150 кВ мощностью
более 80 MB-А не должно отличаться более чем на 5°С от требуе-
мой. Температуру изоляции определяют до измерения характеристик
изоляции;
измерения характеристик изоляции следует производить не ранее
чем через 12 ч после заливки трансформатора маслом;
измерения всех характеристик изоляции надо производить по
схемам, указанным в паспорте трансформатора;
при измерении все выводы обмоток одного напряжения соеди-
няют между собой. Остальные обмотки и бак трансформатора за-
земляют. Вначале измеряют 7?60 и Д1Б, затем tgd изоляции;
за температуру изоляции трансформатора, не подвергающегося
нагреву, принимают температуру верхних слоев масла, а подвер-
гающегося нагреву — среднюю температуру обмотки высокого на-
пряжения (ВН) фазы В, определяемой по сопротивлению обмотки
постоянному току. Измерение указанного сопротивления выполняют
не ранее чем через 60 мин после отключения нагрева током в обмотке
или через 30 мин после отключения внешнего нагрева. Температуру
определяют по формуле
tx=~ (235+ to) — 235,
Ro
278
где Ro — сопротивление обмотки, измеренное на заводе при темпе-
ратуре t0 (эти значения приведены в паспорте трансформатора);
Rr — значение сопротивления, измеренное при температуре tx;
сопротивление изоляции измеряют мегомметром на напряжение
2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10 000 МОм. Реко-
мендуется применять мегомметр с электрическим приводом. Перед
началом измерения испытываемая обмотка должна быть заземлена
не менее чем на 5 мин. Между отдельными измерениями все обмотки
должны быть заземлены в течение 2 мин. Если получен недостовер-
ный результат измерений (неправильный отсчет времени, обрыв
в цепи питания мегомметра), необходимо произвести повторное изме-
рение по данной схеме. При этом все обмотки предварительно за-
земляют на 5 мин. Показания мегомметра отсчитывают через 15
и 60 с после приложения напряжения к изоляции обмотки. Допу-
скается за начало отсчета принимать начало времени вращения
ручки мегомметра;
измерение tgd обмоток выполняют мостом переменного тока по
перевернутой схеме при напряжении 10 кВ, но не более 2/з испы-
тательного напряжения обмотки трансформатора;
измерение относительного прироста емкости АС/С изоляции на
трансформаторе, не залитом маслом, выполняют при температуре
изоляции не менее +10° С. За температур у изоляции трансформа-
тора принимают среднесуточную температуру окружающего воздуха.
Измерение производят прибором ПКВ-8 (ПКВ-7 или ЕВ-3). Резуль-
таты измерения величины АС/С не нормируют, а используют в ка-
честве исходных данных для дальнейших измерений в эксплуатации.
Измеренные значения Re0 и tgd должны быть приведены к тем-
пературе, при которой производились измерения на заводе (указан-
ной в паспорте), для чего используем коэффициенты, указанные
в табл. 17.
Таблица 17
Значение коэффициентов пересчета /<, и К2
Разность температур, °C .... 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30
Коэффициент пересчета g60, К2 • 1,04 1,08 1,13 1,17 1,22 1,5 1,84 2,25 2,75 3,4
Коэффициент пересчета значений tgt>, Ах 1,03 1,06 1,09 1,12 1,15 1,31 1,51 1,75 2,0 2,3
Рассмотрим примеры приведения значений tgd и Д60 изоляции
к температуре, при которой производились измерения на заводе.
Пример 1. Значение tg6, измеренное на монтаже при 57° С, составляет 1,1 %,
а измеренное на заводе при 60й С и указанное в паспорте (для этой же схемы
измерения) — 0,95%, Разница в температурах измерения АС С=60— 57 = 3° С.
Коэффициент пересчета К1=1,09. Значение tgd, приведенное к температуре 60°
279
приведенное к температуре 57° С
1,1x100
паспортных данных ——=
монтаже при 57° С, составляет
1 2x100
(паспортной), 1,1x1,09=1,2%, что составляет от паспортных данных —--------=
= 126%.
Пример 2. Значение 1g ё, измеренное на монтаже при 60° С, составляет 1,2%,
а измеренное на заводе при 57° С и указанное в паспорте (для такой же схемы
измерения) — 0,9%. Разница в температурах измерения Ai °С=60— 57=3° С.
Коэффициент пересчета Д'1 = 1,09. Значение tg6,
1,2 ,
(паспортной), - ' =1,1%, что составляет от
= 122%.
Пример 3. Значение Rtn, измеренное на
200 МОм, а измеренное на заводе при 60° С и указанное в паспорте (для этой
же схемы измерения) —185 МОм. Разница в температурах измерения AZ°C=
=60 — 57=3° С. Коэффициент пересчета Д2 = 1,13. Значение Д60, приведенное
200
к температуре 60° С (паспортной), ----=177 МОм, что составляет от паспортных
177X100 Ь
данных ----——
1OD
Пример 4. Значение Ren, измеренное на монтаже при 60° С, составляет
185 МОм, а измеренное на заводе при 57° С и указанное в паспорте (для той же
схемы измерения) — 200 МОм. Разница в температурах измерения Д/°С=
=60 — 57=3° С. Коэффициент пересчета Д2=1,13. Значение Rt0, приведенное
к температуре 57° С (паспортной), 185x1,13= 208 МОм, что составляет от
208x100
паспортных данных ----------=104%.
=95%.
Характеристики изоляции оценивают по следующим нормам-.
сопротивление изоляции 7?6О, измеренное на монтаже и приве-
денное к температуре, при которой производилось измерение на
заводе, должно быть не менее 70% указанного в заводском пас-
порте;
тангенс угла диэлектрических потерь tg 6, измеренный на мон-
таже и приведенный к температуре, при которой производилось
измерение на заводе, должно быть не более 130% от величины,
указанной в паспорте. Значения tg ё, приведенные к заводской тем-
пературе, не превышающие 1%, следует считать удовлетворитель-
ными без сравнения с паспортными данными.
В отдельных случаях по согласованию с заводом-изготовителем
допускаются большие отличия /?60 и tgS от заводских значений,
если эти отличия могут быть объяснены влиянием другого сорта
масла, метода прогрева либо другими причинами, не связанными
с опасным увлажнением. Тогда производят проверку влагосодержа-
нпя образцов изоляции, установленных на активной части транс-
форматоров, определяют фактическое значение изоляции с учетом
влияния tgS масла и результаты со всеми исходными данными со-
общают на завод (образцы изоляции закладывают в трансформато-
рах мощностью более 80 МВ-А, а указания о месте их установки
содержатся в эксплуатационной документации, отправляемой с транс-
форматорами).
Решения о необходимости дополнительной обработки изоляции
или возможности введения трансформатора в работу принимаются
на заводе-изготовителе на основании комплексного рассмотрения
280
I
результатов полученных значений характеристик изоляции и масла,
влагосодержания образцов, а также условий транспортирования,
хранения и монтажа трансформатора.
Фактическое значение tg б изоляции с учетом влияния tg масла
определяется по формуле
tg fy>=tg биз — К (tg 6Ы2 — tg бм1),
где tg 6ф — фактическое значение tg б изоляции (с учетом влияния
масла); tg биз — измеренное значение tg б изоляции; tg бм1 — значе-
ние tg б масла, залитого на заводе, приведенное к температуре изме-
рения характеристик изоляции с помощью коэффициента /<а, при-
веденного ниже:
Разность
температур,
°C........ 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Коэффи-
циент пере-
счета, К3 . 1,04 1,08 1,13 1,17 1,22 1,5 1,84 2,25 2,75 3,4 4,15 5,1 6,2 7,5
tg бм2— значение tgб масла, залитого при монтаже и приведенное
к температуре измерения характеристик изоляции с помощью коэф-
фициента /<:!; К — коэффициент приведения, зависящий от конструк-
тивных особенностей трансформатора и имеющий приближенное зна-
чение 0,45.
Если имеются данные по измерению изоляции данного типа
трансформатора, заведомо неувлажненного, с разными значениями
tg 6 масла (измеренного при 70° С), коэффициент К допускается рас-
считывать по формуле:
_ tg — tg б2
tg бм1 (70) —tg бм2 (70) ’
где tg6j — значение tg изоляции с маслом, имеющим tg6Mj (70);
tg62—значение tg б изоляции с маслом, имеющим tg6M2(70);
tg6M1(70) — большее значение tg б масла при 0°С; tg6M2(70)— мень-
шее значение tg б масла при 70° С.
Пример. Исходные данные: измеренное на монтаже и приведенное к завод-
ской температуре (55° С) значение tg <5 изоляции составляет tg6H3=l,6%; изме-
ренные значения tgб масла составляют: на заводе tg6M]=0,15% (при 20° С), на
монтаже tg6M2=2,5% (при 70° С).
Расчет фактического значения изоляции: приводим заводское значение tg б
масла к температуре измерения характеристик изоляции
tg6M1=K3 tg6^=4,15-0,15=0,62%.
Коэффициент К3=4,15 взят в соответствии с разностью температур 55 — 20=
=35° С.
Приводим монтажные значения tg б масла к температуре измерения характе-
ристик изоляции
tg6M!> 2,5
281
Коэффициент X3=J,84 взят в соответствии с разностью температур 70 — 55=
= 15° С.
Определяем фактическое значение изоляции при значении
К=0,45 1§дф= tgdK3— K(tgdM2 — tg5М1)=1,36 — 0,45(1,6 — 0,62)=1,27%.
Если характеристики изоляции не удовлетворяют рассмотренным
нормам, проводят следующие дополнительные мероприятия-.
контрольную подсушку для трансформаторов 110—500 кВ при
незначительных (поверхностных) увлажнениях изоляции, а также,
если время хранения трансформатора без масла или без доливки
его превышает допустимое, но не более 1 года; имеются признаки
увлажнения масла или нарушения герметичности; время пребыва-
ния активной части на воздухе (в разгерметизированном состоянии)
превышает допустимое, но не более чем вдвое; характеристики изо-
ляции, измеренные после окончания монтажа, не соответствуют рас-
смотренным выше нормам;
сушку изоляции трансформаторов без масла на напряжение
ПО—500 кВ при значительных увлажнениях, а также, если на
активной части или в баке трансформатора обнаружены следы
воды; индикаторный селикагель потерял голубой цвет; продолжи-
тельность пребывания активной части на воздухе более чем вдвое
превышает допустимую; результаты контрольной подсушки не-
удовлетворительны.
Если возникают сомнения в правильной оценке степени увлаж-
нения изоляции, а также при снижении характеристик изоляции
из-за причин, не связанных с увлажнением (влияние масла, от-
клонение от заводской методики измерения), рекомендуется произ-
вести измерение влагосодержания образцов изоляции и сообщить
на завод-изготовитель результаты всех измерений и проверок для
принятия решения о выборе способа обработки изоляции либо
включения трансформатора без сушки.
§ 53. Пусковое опробование электрических
машин и трансформаторов
Пусковое опробование синхронных генераторов
начинают с испытания на холостом ходу. При этом проверяют
фазировку, цепи синхронизации, работу соответствующих вторич-
ных цепей, приборов и аппаратов.
Поведение изоляций генератора и связанных с ним элементов
проверяется при подъеме напряжения на генераторе с нуля до
1,3 С7Ном во время испытания витковой изоляции и, следовательно,
не связано с необходимостью подачи напряжения от системы.
Чтобы убедиться в правильности работы приборов синхрони-
зации (синхроноскопа и нулевого вольтметра), а также устройств
синхронизации и реле блокировки от несинхронного включения,
можно собрать простейшую схему синхроноскопа с тремя (или
двумя) лампами, подключенными к трансформаторам напряже-
ния, которые включены по схеме, показанной на рис. 187, не-
посредственно у генераторного выключателя. Трансформаторы
282
Рис. 187. Применение лампового
синхроноскопа при проверке цепей
синхронизации генератора
напряжения следует выбирать из условий, что напряжение на них
может достигать двойного фазового напряжения генератора.
Подогнав частоту вращения генератора Г до нормальной, воз-
юйствуя на МИСВ (механизм изменения частоты вращения тур-
бины), чтобы частота генератора стала равной частоте сети, нужно
подогнать и напряжение генератора, регулируя ток возбуждения
до напряжения, равного напряже-
нию сети. После этого включают
синхроноскоп, установленный на ко-
донке синхронизации. Если момент
прохождения стрелки синхроноскопа
через «Нуль» (неподвижный индекс
на шкале) соответствует моменту,
когда погасли лампы Л1 и Л2 лам-
пового синхроноскопа, можно счи-
тать, что синхроноскоп колонки
включен правильно. Добившись,
чтобы стрелка синхроноскопа вра-
щалась медленно (не быстрее одно-
го оборота за 5—10 с), включают
генератор на параллельную работу
с сетью. Выключатель В включают
в момент, когда стрелка син-
хроноскопа, медленно двигаясь, будет подходить к нулю, не дой-
дет до него на несколько градусов, с тем чтобы в течение
времени от момента подачи команды на включение выключателя В
до момента замыкания его контактов напряжение генератора
точно совпало по фазе с напряжением сети. Если стрелка син-
хроноскопа остановится, команду на включение выключателя по-
давать нельзя, поскольку, даже если стрелка синхроноскопа будет
стоять на нуле, это может свидетельствовать не о совпадении по
фазе напряжений генератора и сети, а о неисправности синхроно-
скопа или цепей синхронизации. Включение генератора в этом
случае может произойти при самых неблагоприятных условиях
и сопровождаться толчком тока. После первого включения гене-
ратор отключают и разбирают временную схему с ламповым
синхроноскопом.
В дальнейшем включение генератора на параллельную работу
с электрической сетью или с другими генераторами и набор
нагрузки осуществляют в соответствии с действующими инструк-
циями, проверяют работу первичного и вторичного оборудования
под нагрузкой, после чего генератор обычно остается в ра-
боте.
Пусковое опробование электродвигателей на-
чинают с подготовки их к пуску. При этрм убеждаются в отсут-
ствии в машине посторонних предметов, надежности механиче-
ских креплений, наличии смазки в подшипниках и нормальной
работе всей системы смазки. В крупных машинах следует про-
кручивать вращающуюся часть краном или валопроворотным
283
механизмом (при наличии его), что обеспечивает подачу масла
в нижнюю часть вкладыша и проверку свободного проворачивания
вала.
Вначале кратковременно подают напряжение к машине, чтобы
ротор успел сделать несколько оборотов. При этом наблюдают,
в какую сторону будет вращаться ротор, и убеждаются в отсут-
ствии ненормальных явлений, заедания ротора, резких механиче-
ских ударов, неспадания пускового тока и др.
Если пробный пуск (толчок) прошел нормально, двигатель
включают повторно на достаточно длительное время, в течение
которого проверяют работу машины на холостом ходу: прослуши-
вают для выявления неисправностей в работе; замеряют время
разворота двигателя до полных оборотов и, если требуется, часто-
ту вращения на холостом ходу; в отдельных случаях снимают
осциллограммы силы тока статора, напряжения и частоты вра-
щения во время пуска; измеряют вибрацию отдельных частей
машины виброметром, проверяют поведение защит при пуске и,
если требуется, отстраивают защиты от пусковых токов.
При наблюдении за работой подшипников следует установить-
приборы для измерения их температуры. Предельные температуры
нагрева подшипников скольжения 80° С, а качения 95° С. Допусти-
мая температура перегрева при температуре среды 35° С соот-
ветственно 45 и 60° С.
При измерении вибрации устанавливают на подшипниках
виброметр и измеряют вибрацию во всех трех направлениях
(вертикальном, горизонтальном и осевом). При установке вибро-
графа необходимо следить, чтобы он своим основанием плотно
прилегал к соответствующей площадке подшипника. В отдельных
случаях для его установки к подшипнику прикрепляют специаль-
ный кронштейн. Амплитуда вибрации, определяемая по размаху
стрелки вибрографа, не должна превышать значений, указанных
заводом, или при отсутствии данных значений, приведенных в
ПУЭ: при частоте вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин и ниже
соответственно 0,05; 0,1; 0,13; 0,16 мм.
Следует иметь в виду, что вибрация может быть повышена
из-за чисто механических причин: плохого крепления подшипни-
ковых стоек, повышенных зазоров в подшипниках, плохой цен-
тровки валов, динамической и статической неуравновешенности
(недостаточной балансировки) вращающихся частей машины, а
также из-за ненормальностей электромеханического характера:
повышенной неравномерности зазора между сталью статора и
ротора, нарушения электрической цепи ротора или замыкания
витков в обмотке ротора и др. Вибрацию замеряют не только
при работе двигателя на полных оборотах, но и в процессе его
остановки, после отключения от электрической сети.
После пробного пуска и остановки электродвигателя вручную
кнопкой или ключом управления при наличии других устройств
для его пуска (полуавтоматического или автоматического) при
пусковом опробовании следует провести пробные пуски и оста-
284
иовки от всех этих устройств, в том числе обязательно проверить
остановку от аварийной кнопки.
Пусково.е опробование трансформатора заклю-
чается в следующем: собирают схему для включения трансформа-
тора под рабочее напряжение без нагрузки (на холостой ход),
включают трансформатор, прослушивают, в отдельных случаях
снимают осциллограммы силы тока и напряжения во время вклю-
чения трансформатора или измеряют амперметром ток холостого
хода, отстраивают защиты от пусковых токов (токов намагничи-
вания). Разрешается включать трансформатор толчком под номи-
нальное напряжение. После этого собирают схему трансформато-
ра для включения со стороны другого напряжения, производят
фазировку и включают трансформатор в транзит под нагрузку.
При наличии других трансформаторов включают смонтирован-
ный трансформатор на параллельную с ними работу (кратко-
временно).
В зависимости от типа трансформатора, его мощности и выс-
шего напряжения требования к пусковому опробованию и объему
соответствующих работ различны. Далее приведены требования
к пусковому опробованию (пробному пуску) трансформаторов об-
щего назначения на напряжение ПО—500 кВ.
Если между окончанием монтажа и включением трансформа-
тора прошло более трех месяцев, необходимо:
взять пробу масла на сокращенный химический анализ и из-
мерить tg6 при температуре масла не ниже +5ОС; характерис-
тики масла должны соответствовать требованиям, указанным в
ПУЭ в графе «Чистое сухое масло непосредственно после заливки
в оборудование»;
измерить сопротивление изоляции и определить коэффициент
абсорбции К=гео/г15 и tgd всех обмоток;
измерить омическое сопротивление обмотки ВН в рабочем по-
ложении переключателя ответвлений для определения темпера-
туры изоляции.
Если после монтажа до включения трансформатора прошло-
меньше трех месяцев пли больший срок, но результаты указан-
ных проверок положительны, можно выполнить пробное включе-
ние трансформатора (пусковое опробование).
Для этого вначале проверяют действие всех предусмотренных
защит на отключение выключателя и оформляют соответствую-
щие документы, проверяют действие выключателя, который дол-
жен включать трансформатор, со всеми предусмотренными блоки-
ровками, а также показания всех термометров, уровень масла в
расширителе, убеждаются, что расширитель сообщается с баком
и в газовом реле нет воздуха. Затем открывают задвижки и краны
на маслопроводах системы охлаждения и газового реле и прове-
ряют правильность действия газового реле «На сигнал» и «На от-
ключение».
Убеждаются в соответствии указателей положения действи-
тельному положению всех переключателей ответвлений, отсутст-
285
вии посторонних предметов на трансформаторе, течи масла и
надежности заземления бака. Проверяют подсоединение к линей-
ным выводам и нейтрали разрядников, поставляемых заводом и
входящих в схему защиты трансформатора от перенапряжения.
Включать трансформатор под напряжение следует не ранее
чем через 12 ч после последней доливки масла при включенных
релейных защитах. При этом сигнальные контакты газового реле
включают на отключение, а уставку максимальной токовой защиты
делают минимальной с выдержкой времени, близкой к нулю.
Затем включают трансформатор на холостой ход на 30 мин
(в соответствии с ПТЭ электростанций и сетей). Трансформаторы
с принудительной системой охлаждения разрешается включать
для возможности прослушивания на холостом ходу при отключен-
ной системе охлаждения, причем температура верхних слоев масла
не должна быть выше 75° С.
После снятия напряжения необходимо выставить заданные
уставки на максимальных токовых защитах, произвести несколько
(3—5) включений на полное рабочее напряжение толчком для
проверки отстройки защит от бросков намагничивающего тока
и лабораторными приборами измерить ток холостого хода во всех
трех фазах. При удовлетворительных результатах пускового опробо-
вания трансформатор может быть включен под нагрузку и сдан
в эксплуатацию.
Контрольные вопросы
I. Какие работы выполняют при испытаниях электрических машин?
2. Как измеряют изоляцию подшипников электрических машин при монтаже
и в работе?
3. Как снимают характеристики холостого хода и короткого замыкания
синхронного генератора?
4. Как определить повышение напряжения на синхронном генераторе при
сбросе нагрузки, пользуясь характеристиками холостого хода и короткого за-
мыкания?
5. Постройте механическую характеристику асинхронного двигателя, имею-
щего одну пару полюсов, нормальную частоту 2960 об/мин, нормальную мощ-
ность 20 кВт, отношение критического момента к нормальному, равное 2.
6. Каков порядок построения пусковой диаграммы асинхронного двигателя
и определения величин пусковых сопротивлений?
7. Как измерить частоту вращения асинхронного двигателя, пользуясь неоно-
вой лампой, питаемой от сети переменного тока?
8. Как измерить коэффициент трансформации трехфазного трансформатора
при питании обмоток высшего напряжения от трехфазной и однофазной сетей?
9. Как определить группу соединения трансформатора поляромером? При-
ведите пример определения группы соединения трансформатора с обмотками,
•соединенными по схеме звезда — треугольник.
10. Каков порядок проверки правильности работы переключателя ответв-
лений под нагрузкой?
11. По каким критериям судят о возможности включения силового транс-
форматора в работу без сушки?
Глава XI ИСПЫТАНИЕ КОММУТАЦИОННЫХ
АППАРАТОВ
§ 54. Общие сведения
К коммутационным относятся аппараты (выключатели, разъ-
единители, короткозамыкатели, отделители, предохранители и др.),
предназначенные для переключений электрических цепей электро-
установок при нормальном и аварийных режимах.
При испытании коммутационных аппаратов во время пуско-
наладочных работ выполняют:
измерение сопротивления изоляции подвижных и направляю-
щих частей из органических материалов (для масляных выключа-
телей), опорных изоляторов, изоляторов гасительных камер и от-
делителей, изолирующих тяг (для воздушных выключателей),
поводков, тяг и многоэлементных изоляторов (для разъедините-
лей, короткозамыкателей и отделителей);
испытание вводов масляных выключателей;
оценку состояния внутрибаковой изоляции и дугогасительных
устройств масляных выключателей;
испытание повышенным напряжением изоляции;
измерение сопротивления постоянному току контактов, дели-
телей напряжения, обмоток включающих и отключающих соленои-
дов приводов;
проверку временных характеристик (скорость и время дви-
жения подвижных частей);
проверку действия механизма свободного расцепления;
проверку срабатывания привода при пониженном напряжении;
испытание многократным включением и отключением.
Кроме того, испытывают трансформаторное масло из баков
масляных выключателей и проверяют встроенные трансформаторы
тока; у воздушных выключателей дополнительно проверяют це-
лый ряд характеристик, связанных с изменением давления воздуха
при работе выключателей, и временных, а у выключателей нагруз-
ки испытывают предохранители.
Общие методы измерения сопротивления изоляции, омических
сопротивлений, испытания изоляции повышенным напряжением
и проверки временных характеристик в основном такие же, как
описанные в главах V, VI и VIII.
§ 55. Измерение сопротивлений
Измерение переходного сопротивления контактов масляных
выключателей производят для контактной системы фазы и каждой
пары рабочих контактов (каждого элемента контактной системы),
а у воздушных выключателей — для контактов каждого разрыва
камеры, отделителя, ножа и т. д. в отдельности. У разъедините-
287
лей, отделителей и короткозамыкателей измеряют сопротивления
контактов каждой фазы. Сопротивление контактов не должно пре-
вышать значений, приведенных в ПУЭ.
Допустимые сопротивления контактов постоянному току, если
они не указаны в ПУЭ и отсутствуют данные завода-изготовителя,
устанавливают, сравнивая их с результатами измерений, получен-
ных на аналогичном оборудовании или на других фазах проверяе-
мого аппарата.
Измерение сопротивления изоляции подвижных и направляю-
щих частей масляных выключателей осуществляют при подклю-
чении мегомметра потенциальным зажимом Л к траверсе отклю-
ченного выключателя, а зажима 3 — к заземленному кожуху.
Траверса при этом должна быть доступна (слито масло из бака
выключателя или опущен бак с маслом). Сопротивление внутри-
баковой изоляции выключателя измеряют до заливки его мас-
лом. При этом потенциальный зажим Л мегомметра подключают
поочередно к различным шайбам крепления внутрибаковой изо-
ляции, в то время как зажим 3 мегомметра соединен с баком
выключателя.
§ 56. Проверка временных характеристик
При проверке временных характеристик измеряют время от
момента подачи питания на цепь включения или отключения вы-
ключателя до момента замыкания или размыкания его контактов
« скорость движения подвижных частей проверяемых аппаратов
при их включении и отключении. У аппаратов, контактная система
которых содержит несколько последовательно действующих кон-
тактов, например дугогасительные контакты и контакты отдели-
телей воздушных выключателей, измеряют временные характерис-
тики, показывающие последовательность замыкания отдельных
контактов коммутационного аппарата при его включении и от-
ключении.
Для определения времени от момента подачи импульса тока
на электромагнит отключения ЭО до момента размыкания кон-
тактов выключателя (определение времени отключения выключа-
теля) последовательно с контактами выключателя включают элек-
тросекундомер. Для определения времени от момента подачи
импульса тока на контактор включения КВ до момента замыкания
контактов выключателя (определение времени включения) обмот-
ку электромагнита секундомера шунтируют контактами выклю-
чателя.
Для определения скоростей движения подвижных частей аппа-
ратов снимают виброграммы или осциллограммы.
Снятие виброграмм масляных выключателей. В зависимости от
типа масляного выключателя выбирают наиболее простой вариант
установки вибрографа и приспособления для перемещения бумаги,
•на которой будет записываться виброграмма. Пример установки
вибрографа на выключателе ВМ показан на рис. 188. Для этого
288
служит приспособление, содержащее вилку 7 с укрепленным на
ней вибрографом 4, и диск 5 с бумажной лентой 6, устанавливае-
мые на валу 1 выключателя. Причем диск закрепляется на валу
стопорным винтом 3, а вилка устанавливается через подшипник 2
и при вращении вала выключателя остается неподвижной.
В выключателе МГГ виброграф 2 устанавливают на подстав-
ке 3, бумажную лент)' для записи помещают на штоке 1 (рис. 189).
Виброграмму удобно снимать с
полного хода траверсы или свечи
(подвижного контакта выключате-
ля МГГ). На рис. 190 приведены
виброграммы выключателя МГГ.
По виброграмме включения (рис.
190, а) можно определить величину
хода свечи, величину перехода свечи
при движении по инерции за вклю-
ченное положение, скорость движе-
ния свечи в любой момент времени
(контролируется максимальная ско-
Рис. 189. Установка вибрографа
на выключателе МГГ:
1 — шток, 2 — виброграф, 3 — под-
ставка
рость и скорость при вхождении в
Рис. 188. Установка вибрографа
на выключателе ВМ:
1 — вал выключателя, 2 — подшипник,
3 — стопорный винт, 4 — виброграф,
5 —диск, 6 — бумажная лента,
7 — вилка
розетку), установить отсутствие заедания механизма на пути
движения свечи, время движения свечи с точностью до 0,005 с.
По виброграмме отключения (рис. 190, б) дополнительно мож-
но определить отсутствие заедания механизма при отключе-
нии, время движения свечи при отключении, скорость движения
свечи при отключении в любой момент времени. По полученным
данным строят скоростные характеристики включения (рис. 191, а)
и отключения (рис. 191, б) выключателя, откладывая по горизон-
тали (оси абсцисс) ход свечи, а по вертикали (оси ординат) ско-
рости движения свечи.
Осциллографирование работы воздушного выключателя ПО кВ
с воздухонаполненным отделителем. Собирают схему, показанную
10 Заказ 333
289
на рис. 192, а. При включенном выключателе проверяют все цепи
собранных схем, правильность установки гальванометров осцилло-
графа и выбора шунтов и добавочных сопротивлений. Гальвано-
метры включают
так, чтобы направление тока
в них
и откло-
30
Откл. 5,0
0,6
Откл.
4Z7
2,7
/,45
4/7 Включение 1=0,16с 30 20 .20
2,1 J5 0,8. 0,8
1,0 2,3 Г 2,0~ 2,5 2,5 2,5
1,6
20
1,0
а)
Отключение 1=0,1 1с
ММ
Периоды
Вкл.
м/с.
Вкл.
ff)
Рис. 190. Виброграммы выключателя МГГ:
а — при включении, б — при отключении
нения лучей на экране осциллографа были одинаковы. Осцилло-
граф следует отрегулировать так, чтобы осциллограммы верхних
контактов К1 камеры и Р1 отделителя располагались в верхней
части экрана, а нижние контакты К2 камеры и Р2 отделителя —
в нижней.
Рис. 191. Скоростные характеристики выключателя:
а — при включении, б — при отключении
После сборки и проверки схемы осциллографирования, а также
регулировки осциллографа подготавливают выключатель к соот-
ветствующей операции включения или отключения. Затем обеспе-
чивают необходимое давление воздуха, устанавливают рубильни-
ки Р1—Р5 в положение, соответствующее заданной выключателю
операции, задают скорость перемещения бумаги или пленки (обыч-
но 25 см/с) и длину кадра (для простых операций отключения
или включения 12—15 см, а для сложных операций отключения
и повторного включения или отключения с поворотным включени-
290 (
Рнс. 192. Осциллографирование работы воздушного, выключателя ВВН-110:
о —схема, б — осциллограммы; /—5 — проводники; 01, 02 — отделители, Г1—Гб — гальванометр;
ШО — шлейфовый осциллограф, Щ — щнт, РП — реле промежуточное, РВ — реле времени, К1, К:
камеры, В — выключатель
19*
a
ем и последующим отключением 18—20 см). Далее подают пи-
тание на испытательную схему, включают осциллограф и пропус-
кают 5—10 см бумаги или пленки. Включают рубильник Р2,
обеспечивая осциллографирование заданного цикла операций воз-
душного выключателя.
На рис. 192, б показаны осциллограммы работы воздушного
выключателя с воздухонаполненным отделителем, на которых
записаны процессы работы контактов камер К1 и 1\2 отделите-
лей, токи отключающего ЭО и включающего ЭВ электромагнитов,
а также импульсы переменного тока 50 Гц, которые служат в
качестве отметчиков времени (расстояние между смежными им-
пульсами соответствует 0,02 с).
По приведенным осциллограммам можно определить:
собственное время отключения по участку осциллограммы а\
разновременность размыкания контактов камеры по участку б;
бесконтактную паузу обеих камер по участку в;
бесконтактную паузу верхнего разрыва камеры по участку а;
бесконтактную паузу нижнего разрыва камеры по участку <5;
запаздывание размыкания отделителя от размыкания контак-
тов камеры по участку е;
разновременность размыкания контактов отделителя по
участку ж\
разновременность замыкания контактов камер по участку з;
длительность отключающего импульса по участку и;
время включения по участку к;
разновременность замыкания контактов отделителя по
участку л;
длительность включающего импульса по участку м.
Определение длительности того или иного процесса по отдель-
ным участкам осциллограммы называется расшифровкой осцилло-
граммы. Для расшифровки нужно знать масштаб времени, кото-
рый определяют по отметчику. Зная, что отметчиком времени слу-
жат импульсы переменного тока 50 Гц, можно считать, что учас-
ток Т в миллиметрах на рис. 192, б соответствует времени 0,02 с
и, следовательно, масштаб времени равен 0,02/7’ с/мм.
Длительность того или иного процесса можно определить,
измерив длину соответствующего участка осциллограммы. Напри-
мер, измерив длину /г участка г в миллиметрах, можно опреде-
лить бесконтактную паузу tr верхнего разрыва камеры
Можно воспользоваться другим приемом: измерить циркулем
длину участка г, подсчитать, сколько импульсов п отметчиков
времени умещается между ножками циркуля, тогда
tT=n 0,02.
Осциллографирование работы воздушного выключателя ПО—
500 кВ с открытым отделителем. Осциллографирование работы
,292
выключателей с открытым отделителем (с ножом) по сравнению
с осциллографированием работы выключателей, имеющих воздухо-
наполненный отделитель, отличается методикой получения осцил-
лограммы движения ножа отделителя.
Рис. 193. Регистратор хода ножа
отделителя воздушного выключателя:
1 — пластина, 2 — контактные ламели,
3 — выводной проводник, 4 — стойка
Рис. 194. Установка вибрографа
и регистратора хода ножа отде-
лителя:
1 — нож, 2 — скоба, 3 — виброграф
Для осциллографирования движения ножа отделителя приме-
няют специальное приспособление—регистратор хода (рис. 193),
представляющий собой сегментообразную пластину 1 из изоля-
ционного материала с контактными ламелями 2, соединенными с
выводным проводником 3 и подвижным контактом (на рисунке
не показан). Сегментообразная пластина закреплена на стойке 4,
при помощи которой ее устанавливают на выключателе. Подвиж-
ный контакт кинематически связывают с ножом отделителя.
Во время движения ножа отделителя происходит периодическое
замыкание цепи одного из вибраторов осциллографа и на пленке
записываются соответствующие импульсы, по количеству которых
и расстоянию между ними судят о характере процесса движения
ножа отделителя (например, время движения, скорость в начале
и конце движения).
О работе ножа отделителя можно судить также по виброграм-
ме. Для этого на выключателе устанавливают виброграф 3
293
(рис. 194), а на ноже 1 отделителя закрепляют дугообразную
скобу 2 с бумагой, на которой записывают виброграмму.
Оценка временных характеристик. Временные характеристики
масляных выключателей, заполненных маслом, при температуре
окружающей среды от —10 до +20°С и номинальном напряже-
нии оперативного тока, а также время движения подвижных ча-
стей короткозамыкателей и отделителей не должны отличаться
более чем на ±10% от паспортных данных или данных, приведен-
ных в ПУЭ.
При проверке воздушных выключателей следует сопоставлять
результаты измерений с паспортными данными, а также с данны-
ми, приведенными в ПУЭ.
§ 57. Проверка работы приводов
коммутационных аппаратов
Проверка действия механизма свободного расцепления. Этой
проверке подвергают масляные выключатели, отделители и корот-
козамыкатели при включенном положении привода и двух-трех
промежуточных его положениях, а также на границе зоны дейст-
вия свободного расцепления. Проверку проводят при автоматиче-
ской подаче команды на отключение в процессе включения соот-
ветствующего коммутационного аппарата. При этом не должно
быть прыгания (многократного включения и отключения).
Проверка приводов при пониженном напряжении. Коммутаци-
онные аппараты должны надежно включаться и отключаться даже
при значительных отклонениях напряжения в сети оперативного
тока, поскольку отказ в работе коммутационного аппарата, осо-
бенно при отключении поврежденного участка электроустановки,
может привести к серьезным нарушениям электроснабжения по-
требителей электроэнергией и выходу из строя дорогостоящего
оборудования.
Правила устройства электроустановок требуют, чтобы отклю-
чающие электромагниты приводов масляных выключателей, а так-
же отключающие и включающие электромагниты воздушных
выключателей при наибольшем давлении воздуха в баке надежно
срабатывали при снижении напряжения оперативного тока до
65% номинального. Включающие электромагниты других выключа-
телей должны надежно работать при снижении напряжения на их
зажимах до 80% номинального. Кроме того, чтобы предупредить
ложное отключение выключателей при замыкании на землю в цепях
оперативного тока и образовании обходных цепей, не допускается
слишком низкое напряжение срабатывания отключающих элек-
тромагнитов. Это напряжение должно быть не менее 35% номи-
нального.
Для проверки напряжения срабатывания электромагнитов
отключения и контакторов включения приводов масляных выклю-
чателей собирают схему, показанную на рис. 195, и, плавно подни-
мая напряжение, замечают, при каком напряжении срабатывает
294
контактор включения или отключается выключатель. При провер-
ке напряжения срабатывания контактора включения следует снять
питание с включающего электромагнита. При проверке напряжения
срабатывания электромагнитов отключения следует иметь в виду,
что электромагниты не рассчитаны на длительное нахождение под
гоком, поэтому измерения надо выполнять достаточно быстро.
Включением в цепь соответствующей катушки амперметра, как
показано на рис. 195, а, можно опреде-
лить омическое сопротивление катушки
по закону Ома. Поскольку включающие
и отключающие электромагниты воздуш-
ных выключателей потребляют значи-
тельный ток, особенно при подаче пита-
ния одновременно на все три фазы,
измерять напряжение срабатывания целе-
сообразно по схеме, показанной на рис.
195, б. При этом реостат должен быть
рассчитан на силу тока, не меньшую
нормальной силы тока проверяемых элек-
тромагнитов, а сопротивление реостата
должно быть, по крайней мере, в 2,5—3
раза больше сопротивления проверяемых
Рис. 195. Проверка напря-
жения срабатывания элек-
тромагнитов и контакторов
приводов выключателей:
а — при небольшом потреблении
тока, б — при большом потреб-
лении тока
электромагнитов.
Проверку напряжения срабатывания
включающих электромагнитов приводов
масляных выключателей выполняют дву-
мя способами. При первом способе, если
возможно, следует снизить напряжение
оперативного тока, например переключателем банок аккумулятор-
ной батареи (элементного коммутатора), и, подключив вольтметр
непосредственно к зажимам включаГощего электромагнита, прове-
рить работу выключателя при пониженном напряжении. Вклю-
чающий импульс можно подавать как со щита управления, так и с
места установки выключателя.
При втором способе можно ограничиться проверкой работы
выключателя при напряжении на включающих электромагнитах
приводов, равном 80% номинального. Для этого в цепь электро-
магнита включают балластное сопротивление, составляющее одну
четвертую часть сопротивления включающего электромагнита.
Балластное сопротивление должно выдерживать включающий ток
в течение 1 с.
Испытание выключателя многократными включениями и от-
ключениями. Масляные выключатели, выключатели нагрузки,
разъединители, короткозамыкатели и отделители, снабженные
электроприводами, многократно включают и отключают при
напряжении на зажимах приводов в момент включения НО, 100,
90 и 80% номинального (число операций для каждого режима
опробования 3—5). Если невозможно увеличить напряжение
источника оперативного тока до 110% номинального, можно про-
295
водить испытания при том наибольшем напряжении на зажимах
привода, которое может быть получено.
Выключатели, предназначенные для работы в цикле АПВ и
БАПВ (автоматического и быстродействующего автоматического
повторного включения), подвергают 2—3-кратному опробованию
цикла О—В—О (отключено — включено — отключено) при нор-
мальном напряжении оперативного тока.
Воздушные выключатели испытывают многократным включе-
нием и отключением при определенных давлениях воздуха в раз-
ных циклах согласно данным, приведенным в табл. 18.
Таблица 18
Проверка воздушных выключателей многократным включением и отключением
Операция или цикл Давление воздуха, кгс/см2 Количество операций для выключателя с рабочим давлением, ати
15—2 1 16—21 17,5—21
Включение и вы- Наименьшее 3 3 3
ключение
То же 15 2 .—. .
» 16 .—. 2 —
» 17,5 — — 3
» 18 2 2 —
» 19 .—. .—- 2
» 20 2 3 3
» 21 2 2 2
Цикл В — О 15 -2 — -—
То же 16 -—. 2 —
» 17,5 — —. 2
» 21 2 2 2
Цикл О — В 19 2 2 .—.
То же 20 1 — 2
» 21 2 2 2
Цикл О — В — О 19 2 2 .—.
То же 20 — —— 2
» 21 2 2 2
Цикл БАПВ 19 — 2 —
То же 20 .— 2
» 21 — 2 2
Цикл БАПВ (не- 19 — 2 .—.
успешный)
То же 20 .— .— 2
» 21 — 2 2
Кроме испытаний, указанных в табл. 18, у выключателей с
воздухонаполненным отделителем проверяют давление, при кото-
ром происходит самовключение контактов отделителя, и давление
их отлипания.
Испытание в цикле БАПВ производится только для выключа-
телей, предназначенных для работы в этом цикле.
Выключатели ВВ-15/5500 с рабочим избыточным давлением
17,5—21 кгс/см2 не предназначены для работы в циклах АПВ и
БАПВ.
296
Проверка и регулировка блок-контактов. При проверке приво-
дов коммутационных аппаратов следует обращать внимание па
работу блок-контактов в цепях отключения и включения, обеспечи-
вающих разрыв этих цепей при окончании соответствующей опе-
рации. В цепях отключения и выключения применяют блок-кон-
такты КСУ, которые должны быть так отрегулированы, чтобы
блок-контакт в цепи включения размыкался только в конце про-
цесса включения выключателя, обеспечивая тем самым достаточ-
ную длительность включающего импульса. Блок-контакт в цепи
отключения должен замыкаться в самом начале процесса вклю-
чения, чтобы обеспечить нормальную и быструю подготовку от-
ключающей цепи на случай включения выключателя на короткое
замыкание. Размыкание блок-контактов цепей отключения и
включения блок-контактами КСУ должно обеспечиваться очень
быстро, чтобы предотвратить обгорание контактов выходных реле
защиты. Регулируют блок-контакты, изменяя длину тяг, осущест-
вляющих их кинематическую связь с приводом.
Контрольные вопросы
1. Какие работы входят в объем испытаний коммутационных аппаратов?
2. Начертите схему осциллографирования работы воздушного выключателя
с воздухонаполненным отделителем и опишите порядок проведения осцилло-
графирования и расшифровки осциллограмм.
3. Как проверяют работу ножа отделителя в воздушном выключателе с
открытым отделителем?
4. Как проверяют приводы выключателей?
5. Как испытывают масляные и воздушные выключатели многократным
включением и отключением?
6. Какие требования предъявляют к регулировке блок-контактов выклю-
чателей?
Глава XII ПРОВЕРКА И ИСПЫТАНИЕ АППАРАТОВ
ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
ОТ СВЕРХТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
§ 58. Общие сведения
Для надежной работы электроустановок большое значение
имеет система предупреждения и устранения ненормальных режи-
мов работы электроустановок, особенно сверхтоков (возникающих
при коротких замыканиях и перегрузках на отдельных участках
электроустановки) и перенапряжений (атмосферных, связанных
с грозовыми явлениями), коммутационных (возникающих при
коммутации тока в электрических цепях) и резонансных (возни-
кающих в электрических цепях при неблагоприятных соотношени-
ях между емкостными и индуктивными ее элементами).
Для защиты от сверхтоков широко используют разнообразные
вторичные устройства релейной защиты и автоматики, наладка
которых освещена в самостоятельных разделах книги а также
первичные аппараты: предохранители, автоматы и средства для
ограничения токов короткого замыкания в виде реакторов, бал-
ластных сопротивлений и др.
Систему защиты от перенапряжений составляют средства за-
щиты от прямых ударов молнии (молниеотводы, грозозащитные
тросы) и средства защиты от волн перенапряжения, распростра-
няемых по воздушным линиям электропередачи и возникающих
при атмосферных электрических явлениях, а также от перенапря-
жений, возникающих при коммутации тока, и резонансных явле-
ниях (разрядники, дугогасящие катушки, конденсаторы и др.).
В данной главе рассматриваются вопросы проверки и испыта-
ния наиболее распространенных аппаратов для защиты от сверх-
токов (предохранители и реакторы) и для защиты от перенапря-
жений (разрядники и конденсаторы).
§ 59. Испытание вентильных разрядников
Промышленностью выпускаются следующие типы вентильных
разрядников: РВП — разрядник вентильный подстанционный на
номинальные напряжения 1,3; 6 и 10 кВ;
РВВМ — разрядник вентильный для защиты вращающихся
машин;
РВМ — разрядник вентильный магнитный;
РВЭ-25, РВО-35 — разрядники для защиты тяговых установок
и регулировочной части обмоток силовых трансформаторов;
РВН — разрядник вентильный для защиты сетей напряжением
до 0,5 кВ;
РВС — разрядник вентильный сетевой для защиты оборудова-
ния ОРУ 35, ПО и 220 кВ;
298
РВМГ — разрядник вентильный магнитный грозовой для за-
щиты обмоток трансформаторов 110, 220, 330, 500 и 750 кВ;
РВМК — разрядник вентильный магнитный комбинированный
для защиты оборудования ОРУ 330 — 500 кВ от атмосферных и
коммутационных перенапряжений.
В испытания входят внешний осмотр, измерение сопротивления
изоляции отдельных элементов разрядника мегомметром, измере-
ние тока проводимости и испытание на пробой.
При внешнем осмотре следует обращать внимание на отсутст-
вие сколов и трещин в фарфоровых покрышках и цементных
швах, наличие защитного покрытия армировочных швов, отсутст-
вие видимых нарушений герметичности. Проверяют надежность
болтовых соединений. Перед испытанием поверхности разрядника
необходимо тщательно протереть, а испытания необходимо прово-
дить при температуре окружающего воздуха не ниже—10° С.
Сопротивление изоляции нужно измерять мегомметром на
напряжение 2500 В. Сопротивление изоляции разрядников, кро-
ме РВП, не нормируется. У разрядников РВП оно должно быть
не менее 5000 МОм.
Для разрядников, составленных из последовательно включен-
ных элементов, необходимо эти элементы подбирать так, чтобы
напряжение на них при собранном разряднике распределялось
равномерно. Поэтому следует подбирать элементы, сопротивле-
ния которых не имели бы большого различия, причем элементы
с меньшим сопротивлением надо размещать ближе к проводу
(шине), находящемуся под напряжением, а элементы с большим
сопротивлением — ближе к основанию.
Разрядники РВС, собираемые из отдельных элементов, разде-
ляют в зависимости от сопротивления на шесть групп в соответст-
вии с табл. 19.
Таблица 19
Группы разрядников РВС
№ группы Сопротивление элементов для разрядников, МОм
РВС-33 РВС-20 РВС-15
0 480—615 240—315 160—215
1 615—810 315—415 215—285
2 810—1100 415—550 285—385
3 1100—1450 550—785 385—515
4 1450—1850 785—965 515—675
5 1850—2450 965—1265 675—885
Измерение тока проводимости разрядников производят на вы-
прямленном напряжении по схеме рис. 196. Для сглаживания
пульсаций напряжения источника питания в схему включают кон-
денсатор С емкостью 0,01—0,2 мкФ, выбираемый в соответствии
с табл. 20. Однако, если установить конденсатор емкостью не
менее 0,2 мкФ, он будет пригоден при испытании всех типов оте-
чественных вентильных разрядников. Токи проводимости, норми-
299
Таблица 20
Выбор емкости сглаживающих конденсаторов
при испытании элементов разрядников
Элементы разрядника Номинальное напряжение, кВ оминальная величина емкосгн. мкР, при схемах.
однополу- периодной двухполу- периодной
Элементы РВМГ и основной и искровой элементы РВМК Элементы РВС и РВММ 110—750 3—10 15—20 30—35 0,2 0,2 0,05 0,03 0,1 0,1 0,025 0,015
Таблица 21
Токи проводимости и пробивные напряжения вентильных разрядников
Элементы разрядника Величина выпрямленного испытательного напряжения, кВ Ток проводимости элемента разрядника мкА Пробивное напряже- ние. кВ эфф
РВП-З 4 9—11
РВП-6 6 10 16—19
РВП-10 10 26—30,5
РВВМ-3 4 7,5—9,5
РВВМ-6 6 400—620 15—18
РВВМ-10 10 25—30
РВМ-3 4,5 7,5—9,5
РВМ-6 9 900—130 15—18
РВМ-10 13,5 20—30
Р ВС-15 16 38—48
Р ВС-20 20 400—600 49—60,5
Р ВС-33 32 70—80
Р ВС-35 32 78—98
РВО-35 42 70—130 78—98
РВМГ-по 30 1100—1250 62—69
РВМГ-150, РВМГ-220, 30 1000—1300 64—75
РВМГ-330, РВМГ-500
Основной элемент 18 1100—1250 64—71
РВМК-330, РВМК-500
Искровой элемент 28 1120—1300 —
РВМК-330, РВМК-500
руемые для различных типов разрядников, приведены в табл. 21.
Следует иметь в виду, что вентильные разрядники представля-
ют собой нелинейные сопротивления и ток проводимости их имеет
300
сложную нелинейную зависимость от напряжения. Поэтому кон-
троль напряжения надо вести на стороне высшего напряжения,
например электростатическими вольтметрами С-96 или С-100. Ис-
пытание на пробой разрядников с шунтирующими сопротивления-
ми (РВС, РВМГ и др.) необходимо производить при условии
очень быстрого подъ-
ема напряжения (не бо-
лее 0,5 с), например,
подавая напряжение на
испытательный транс-
форматор толчком.
Схема измерения про-
бивного напряжения
приведена на рис. 197.
Измерение выполняют
электроннолучевым ос-
циллографом, вклю-
ченным через делитель
напряжения ДН на сто-
Рис. 196. Измерение тока проводимости разрядника:
ВУ — выпрямительная установка, С — конденсатор»
Р — разрядник, Э — экранирующий проводник
роне высшего напряже-
ния испытательного трансформатора Тр. В качестве делителя на-
пряжения можно использовать гирлянду подвесных изоляторов.
Нормируемые величины пробивных напряжений приведены в
табл. 22.
Таблица 22
Пробивные напряжения вентильных разрядников
Тип разрядника Номинальное напряжение, кВ Наибольшее допустимое напряжение, кВ Пробивное напряжение при 50 Гц, кВ Импульсное пробивное напряжение при волне от 1,5 до 20 мкс, кВнакС
минимальное ма ксима льн ое
РВ-1 1 1,2 1,8 2,8
PBI1-3 3 3,8 9 11 21
РВП-6 6 7,6 16 19 35
РВП-10 10 12,7 26 30,5 50
РВВМ-3 • 3 3,8 7,5 9,5 11
РВВМ-6 6 7,6 15 18 21
РВВМ-10 10 12,7 25 30 35
РВМ-3 3 3,8 7,5 9,5 8
РВМ-6 6 7,6 15 18 15,5
РВМ-10 10 12,7 25 30 25,5
РВО-35 35 40,5 78 98 150
РВН-0,5 0,5 0,5 2,5 3,0 4,5
РВС-15 15 19 38 48 70
Р ВС-20 20 25 49 60,5 85
Р ВС-33 — 33,5 70 80 —
Р ВС-35 35 40,5 78 98 125
301
§ 60. Испытание конденсаторов
Конденсаторы широко распространены в электроустановках.
Их применяют для защиты от падающих волн перенапряжения.
распространяющихся по линиям, для защиты от коммутационных
перенапряжений, шунтируя разрывные контакты коммутационных
аппаратов, для защиты полупроводниковых приборов, а также
Рис. 197. Схема измерения пробивного напряже-
ния вентильного разрядника:
PH — регулятор напряжения, R — ограничивающее сопро-
тивление, 7'р — испытательный трансформатор, Т — реле
максимального тока, Р — разрядник, ДН — емкостный де-
литель напряжения
для улучшения режим-
ных параметров (повы-
шения коэффициента
мощности, продольной
компенсации падения
напряжения в линиях
электропередачи), от-
бора мощности от ли-
ний электропередачи,
высокочастотных пос-
тов связи и др. Силовые
бумажномасляные кон-
денсаторы для повы-
шения коэффициента
мощности, конденсато-
ры отбора мощности и связи подвергают испытаниям в соответст-
вии с требованиями ПУЭ, при которых измеряют сопротивление
Рис. 198. Измерение емкости кон-
денсаторов:
а — амперметром и вольтметром,
б — двумя вольтметрами
изоляции, емкость и диэлектрические потери.
Сопротивление изоляции бумажномасляных конденсаторов из-
меряют мегомметром на напряжение 2500 В относительно корпу-
са и между выводами. Величина сопротивления изоляции не нор-
мируется.
Емкость конденсаторов измеряют
мостами переменного тока или мето-
дом амперметра и вольтметра (рис.
198, а) при напряжении 127—220 В
и определяют по формуле
г /-106
~ <о(7 ’
где I — измеренная сила тока, A; U—
напряжение на конденсаторе, В;
<о— круговая частота, равная 314
при промышленной частоте 50 Гц.
При измерении емкости высоковольтных конденсаторов на напря-
жении 3—10 кВ вместо амперметра включают миллиамперметр. Можно
вместо него включить вольтметр (рис. 198, б), тогда емкость опре-
деляют по формуле
10е
шг2 tg
302
Таблица 23
Предельные отклонения
емкостей конденсаторов от паспортных данных
Тип конденсатора
Допустимое
отклонение емкости,
%, относительно
паспортных данных
Силовые конденсаторы на
напряжение, кВ эфф:
3,15..................
6,3.............
10,5............
Конденсаторы связи:
СМР-55/Кз
СМ-70/3
СМР-70/3
ДМР-70
смр-ио/Уз
ДМР-80 _
СМР-133/ '/з_
CMP-166/FT
ОМРЗ-ЗО
ОМРЗ-75
ОМ Р -15
—35
—16
—9
От —10 до —5
От —2 до —1,5
потерь конденсаторов следует
где r.2 — внутреннее сопро-
тивление вольтметра V2,
Ом, a tg<p определяют по
значению косинуса угла
сдвига фаз между напря-
жениями U1 и U2, показы-
ваемыми вольтметрами VI
и V2 (cos<p=L/2/(71). Ем-
кость трехфазных конден-
саторов измеряют для каж-
дого вывода относительно
двух других, соединенных
между собой (на время из-
мерения); если емкость при
первом измерении Съ при
втором — С2, а при третьем
— С3, то полная емкость
трехфазного конденсатора
С Ci С3
2
Измеренные величины
емкостей не должны отли-
чаться от паспортных дан-
ных более чем на величи-
ны, указанные в табл. 23.
Измерение диэлектрик
производить при напряжении не большем номинального проверяе-
мого конденсатора. У конденсаторов связи тангенса угла диэлек-
трических потерь измеряют при напряжении 10 кВ эфф. При от-
сутствии испытательной установки достаточной мощности измере-
ния производят на низком напряжении.
Величина tg6, измеренная при 20° С, не должна превышать для
новых конденсаторов связи, конденсаторов отбора мощности и
емкостных делителей напряжения 0,4%. У силовых конденсаторов
тангенс угла диэлектрических потерь не измеряют.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты
производят в течение 1 мин. Контроль величины испытательного
напряжения ведется на стороне высшего напряжения электроста-
тическим киловольтметром. Конденсаторы, у которых один вывод
соединен с корпусом, повышенным напряжением не испытывают.
Допускается производить испытание конденсаторов выпрямлен-
ным напряжением при отсутствии достаточно мощной испытатель-
ной установки переменного тока. Выпрямленное напряжение при
испытании должно быть в два раза больше переменного, прикла-
дываемого к испытываемому конденсатору по нормам.
Изоляцию фарфоровых подставок для конденсаторов испыты-
вают напряжением промышленной частоты 70 кВ. Батарею кон-
денсаторов испытывают трехкратным включением на номиналь-
303
ное напряжение после предварительной проверки мегомметром
исправности конденсаторов, цепи разряда и цепи заземления про-
веряемых конденсаторов. При включении батареи в сеть измеря-
ют токи нагрузки каждой фазы, которые не должны расходиться
более чем на 5%. Запрещается включать батарею конденсаторов
на напряжение более 1,1 номинального ее напряжения. После
испытания и перед включением батарея конденсаторов должна
быть полностью разряжена.
Разряд каждого конденсатора батареи независимо от того,
имеется или нет разрядное сопротивление (3 кОм для конденса-
торов па напряжение до 500 В и 10 кОм для конденсаторов на
напряжение выше 500 В), производится при помощи заземляю-
щей штанги с закорачиванием выводов конденсаторов на землю.
§ 61. Испытание сухих реакторов
В объем испытаний входит проверка правильности установки,
измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным
напряжением.
Правильность установки реакторов необходимо обязательно
проверять при их вертикальном расположении в соответствии с
заводским обозначением: Н — нижняя фаза, С — средняя фаза и
В — верхняя фаза, причем средняя фаза должна быть присоедине-
на так, чтобы ток по ее виткам протекал в направлении, противо-
положном направлению тока в крайних фазах.
Измерение сопротивления изоляции обмоток реактора произво-
дят относительно крепежных болтов и фланцев всех опорных изо-
ляторов, на которых установлены колонки реакторов, мегоммет-
ром на напряжение 1000—2500 В. Сопротивление изоляции долж-
но быть не менее 0,5 МОм. Если сопротивление изоляции ниже,
опорнце колонки необходимо высушить, покрыть лаком и повтор-
но измерить сопротивление изоляции.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты
изоляции реактора проводят в течение 1 мин при величинах при-
ложенного испытательного напряжения, приведенных ниже:
Номинальное напряжение реактора, кВ . . . , . 3 6 10 15 20 35
Испытательное напряжение, кВ............... 24 32 42 55 65 95
Во время испытания следят за отсутствием электрических раз-
рядов, а после снятия напряжения проверяют отсутствие местных
нагревов. Если разряды и местные нагревы не обнаруживают,
реактор признается выдержавшим испытание. Кроме того, необхо-
димо проверить наличие заземления нижних фланцев изоляторов
и выписать паспортные данные.
Маслонаполненные реакторы и дугогасящие катушки испыты-
вают по методам, аналогичным методам испытания силовых
трансформаторов, рассмотренным ранее.
304
§ 62. Проверка и испытание предохранителей
При проверке предохранителей производят внешний осмотр-,
следят за соответствием их проекту, за отсутствием внешних по-
вреждений, наличием и целостью плавкой вставки. Испытание
повышенным напряжением изоляторов высоковольтных предохра-
нителей проводят обычно одновременно с испытанием повышен-
ным напряжением соответствующего распределительного устрой-
ства по нормам, приведенным в разделе, посвященном испытанию
изоляции.
Контрольные вопросы
1. В каком объеме испытывают вентильные разрядники и как измеряют
у них токи проводимости?
2. По какой схеме измеряют пробивное напряжение вентильных разряд-
ников?
3. Как испытывают силовые конденсаторы, по каким схемам измеряют их
емкость методом амперметра и вольтметра и какими приборами?
4. Как испытывают сухие реакторы?
5. На что следует обращать внимание при осмотре предохранителей?
20 Заказ 333
Глава XIII НАЛАДКА КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
§ 63. Общие сведения
В объем пусконаладочных работ при монтаже кабельных ли-
ний входят: изучение проектной и заводской документации и про-
верка по месту соответствия выполненных работ проекту, измере-
ние сопротивления изоляции и испытание повышенным напряже-
нием постоянного тока, фазировка и включение под рабочее
напряжение.
В условиях монтажа приходится отыскивать место поврежде-
ния кабеля, появляющегося при его испытании или по другим
причинам. В отдельных случаях по специальным программам вы-
полняют тепловые испытания кабелей. Особенностью кабельной
линии по сравнению с другими объектами является то, что кабели
недоступны для осмотра, поэтому об условиях прокладки и рас-
положении их и соединительных муфт можно судить только по
актам на скрытые работы, кабельным журналам и исполнитель-
ным чертежам.
При отыскании места повреждения так называемыми относи--
тельными методами необходимо знать основные параметры ка-
бельной линии (индуктивное сопротивление, емкости и сопротив-
ление постоянному току), а также не только общую длину кабель-
Таблица 24
Индуктивные сопротивления трехжильных кабелей
Сечеиие» мм2 Сопротивление трехжильвых кабелей, Ом/км, при напряжениях, кВ
1 3 6 10 35
16—95 120—240 0,067—0,06 0,06—0,058 £ 0,075—0,063 0,062—0,059 ёмкости трехжи 0,095—0,07 0,068—0,063 тьных кабелей 0,1—0,075 0,074—0,068 Т а бл и 0,137 0,126 ц а 25
Сечение, мм 2 Емкости кабелей, мкФ/км, при напряжениях, кВ
1 3 6 10 35
3x4 0,2 0,125 0,1
' 3x6 0,225 0,15 0,12 .—
3X10 0,31 0,2 0,17 — —
3X16 0,33 0,215 0,19 0,15 -—.
3x25 0,36 0,24 0,2 0,18 —
3X35 0,45 0,3 0,24 0,2 —
3X50 0,635 0,35 0,28 0,21 —
• 3X70 0,65 0,37 0,33 0,22 0,1
3x95 0,67 0,425 0,37 0,23 0,11 /
3x120 0,685 0,450 0,4 0,27 0,12
3x150 0,7 0,5 0,44 0,29 —-
3x185 0,74 0,6 0,475 0,32 -—.
3x240 0,85 0,65 0,52 0,36 —
306
ной линии, но и ее трассу, количество и места расположения
соединительных муфт. При этом можно пользоваться данными о
параметрах кабелей, приведенных в табл. 24—26.
Таблица 26
Омические сопротивления трехжильных кабелей
Сечеиие, мм2 3X16 3X25 3x35 3x50 3X70 3x95
Сопротив- ление * ’ 1,15/1,95 0,74/1,26 0,52/0,88 0,37/0,63 0,26/0,44 0,194/0,33
Сечение, мм2 3x120 3x150 3x185 3x240 — —
Сопротивле- ние, Ом/км 0,153/0,26 0,122/0,207 0,099/0,168 0,077/0,131 — —
* В числителе указано для медной, а
в знаменателе для алюминиевой жилы.
§ 64. Испытание кабельных линий
При измерении сопротивления изоляции кабельной линии ме-
I омметром получают грубую оценку ее состояния (отсутствие за-
мыканий на землю и между жилами, обрыв жил). Для измерения
сопротивления изоляции следует пользоваться мегомметром на
напряжение 2500 В. Результаты измерения заносят в протокол, и
они являются теми показателями, с которыми сравнивают резуль-
таты последующих испытаний, например в процессе эксплуатации.
Сопротивление изоляции не нормируется, но должно быть поряд-
ка десятков мегом и выше.
Испытание кабельных линий повышенным напряжением при
пусконаладочных работах производят обычно от источников
выпрямленного напряжения (кенотронной установкой, например
АИИ-70). Нормы на эти испытания приведены в табл. 27.
Таблица 27
Нормы испытания силовых кабелей выпрямленным напряжением
Условия испытания Испытательное напряжение, кВ, для кабельной линии с рабочим напряжением, кВ Длительность приложения напряжения < каждой фазе, мни
2—10 20—35 по 220
После прокладки и монтажа 6t/„ 5СН —. — 10
— — 300 400 15
После капитального ремонта 6t/„ 5С/Н —. — 5
— 250 400 15
В эксплуатации 5—6С/„ 4-5Сн — — 5
— 250 400 15
20*
307
Подъем напряжения следует вести плавно со скоростью не
более 1—2 кВ/с. При достижении испытательным напряжением
величины, предусмотренной нормами, кабель выдерживают при
этом напряжении в течение времени, указанного в нормах. При
этом измеряют ток утечки сначала более грубым прибором (мил-
лиамперметром), а затем, убедившись, что ток очень мал и отсут-
ствуют толчки его, более чувствительным прибором (микроампер-
метром) или одним прибором на два предела измерения, переклю-
чая его сначала на больший, а затем на меньший предел
измерения. Следует также следить за отсутствием толчков напря-
жения и тока утечки, поведением испытательного оборудования и
кабеля в месте разделки (отсутствие коронирования, скользящих
разрядов, перекрытий на землю и между жилами).
При подъеме напряжения в первый момент после каждого
воздействия на регулирующее устройство (повышение напряже-
ния с одной ступени на друбую) происходит резкое возрастание
тока и затем быстрое спадание его до 0,1—0,2 максимального
значения.
Сила тока утечки не нормируется, но обычно для хорошего
кабеля не превышает сотен микроампер. При наличии дефектов в
испытываемом кабеле ток утечки после толчка, вызванного пере-
ходом на другую ступень напряжения, спадает медленно, не
изменяется или даже возрастает. Если кабель выдержал испыта-
тельное напряжение в течение нормируемого времени, установив-
шееся значение тока утечки записывают в протокол.
В процессе испытания кабеля надо также следить за соотно-
шением токов утечки разных фаз и определить отношение боль-
шего тока утечки к меньшему (коэффициент асимметрии). У ка-
беля с хорошей изоляцией он обычно меньше двух.
При испытании кабельной линии повышенным напряжением
* следует учитывать, что создаются условия с повышенной опасно-
стью и для персонала, непосредственно участвующего в испыта-
нии кабельной линии, и для людей, находящихся вблизи испыты-
ваемой кабельной линии, а особенно на ее концах. Поэтому при
проведении этих работ требуется обратить особое внимание на
подготовку рабочего места с соблюдением всех технических меро-
приятий по технике безопасности, на допуск бригады к работе
и контроль во время работы с соблюдением всех организацион-
ных мероприятий по технике безопасности и обязательное выпол-
нение всех общих и специальных (касающихся данного вида ра-
бот) правил техники безопасности. При этом на обоих концах
испытываемой кабельной линии должны находиться дежурные
(наблюдающие), которые не допускают никого к кабелю до тех
пор, пока не закончатся все работы по его испытанию, не сняты
испытательное напряжение и остаточный заряд с кабеля (послед-
ний необходимо заземлить), а также наблюдают за состоянием ка-
беля па его концах во время испытания (наличие скользящих раз-
рядов, сильного коронирования и других явлений, характерных для
дефектных кабелей).
308
Если кабельная линия испытание повышенным напряжением
выдержала, то производят ее фазировку и включение под рабочее
напряжение.
§ 65. Отыскание места повреждения
в кабельных линиях
Для успешного отыскания места повреждения кабеля необхо-
димо знать характер повреждения и в соответствии с этим выбрать
нужную методику проведения этой работы. Кроме того, как
указывалось ранее, нужно иметь необходимые данные о самой
кабельной линии (характеристику кабелей, трассу кабельной ли-
нии, расположение соединительных муфт и др.).
В кабельных линиях возможны следующие повреждения:
;амыкания между собой двух или трех жил без замыкания их на
землю или сопровождающиеся замыканием на землю; замыкание
одной жилы на землю; разрыв одной или нескольких жил без
замыкания на землю или сопровождаемый замыканием на землю.
Кроме таких явных возможны повреждения типа заплывающе-
го пробоя, при котором кабель ведет себя как неповрежденный,
пока к нему не будет приложено высокое напряжение и только
при подведении высокого напряжения к кабелю (в пределах
норм) последний пробивается. После снятия напряжения повреж-
дение самоустраняется, поврежденная изоляция в месте прожога
как бы заплывает, откуда и получил свое название этот вид по-
вреждения. Заплывающий пробой характерен при повреждениях
в соединительных муфтах.
Следует иметь в виду, что после пробоя изоляции кабеля при
его испытании или по другим причинам может произойти так
называемое неполное замыкание, при котором сопротивление
между замкнувшимися жилами или между жилой и землей будет
десятки тысяч и более ом.
Таким образом, для определения характера повреждения при-
ходится пользоваться не только мегомметром, но и источниками
более высокого напряжения (например, для установления заплы-
вающего пробоя).
При больших сопротивлениях в месте заплывающего пробоя
невозможно с достаточной точностью найти это место поврежде-
ния, поэтому приходится дополнительно прожигать кабель с по-
мощью мощного источника выпрямленного напряжения (на газо-
тронах или кремниевых вентилях) или рабочим напряжением
промышленной частоты. Прожигание ведут в один или несколько
приемов до тех пор, пока переходное сопротивление в месте по-
вреждения не снизится хотя бы до нескольких сотен ом.
Существует множество методов и устройств для определения
места повреждения в кабелях, но все их можно свести в два
класса: относительные и абсолютные методы и устройства для
осуществления этих методов. При относительном методе, произ-
309
Рис. 199. Петлевой метод определения
места повреждения кабеля при корот-
ком замыкании
ведя замеры параметров поврежденного кабеля с одного конца
или двух или наблюдая импульсы тока, посылаемые в линию с
одного конца и приходящие из линии отраженные импульсы,
определяют отношение расстояния от одного конца кабельной ли-
нии до места повреждения к полной длине этой линии.
При абсолютных методах к
кабельной линии подводят напря-
жение от специального источника
(импульсного напряжения, зву-
ковой частоты), а место повреж-
дения определяют с помощью со-
ответствующих приборов непо-
средственно на линии, идя с ними
по трассе.
Относительные методы целе-
сообразно применять только на
длинных кабельных линиях (в
километр и более), причем на-
ходят только поврежденный участок линии, а точное место по-
вреждения определяют, пользуясь одним из абсолютных методов.
К относительным методам относят: петлевой, емкостный,
импульсный и метод колебательного разряда, к абсолютным —
индукционный и акустический.
Петлевой метод используют, если жила с поврежденной изоля-
цией не имеет обрыва и переходное сопротивление в месте по-
вреждения достаточно мало (не превышает нескольких тысяч ом).
Собирают схему моста (рис. 199), используя специальный кабель-
ный мост или обычный, например Р-333, в котором два плеча А
и С образованы резисторами указанного моста, а другие два пле-
ча В и D — двумя жилами поврежденного кабеля. В плечо В
входит вся здоровая жила кабеля и часть соединенной с ней
поврежденной жилы, а плечом D служит часть поврежденной
жилы кабеля между мостом и местом повреждения. После урав-
новешивания моста справедливо следующее соотношение;
D=U=c|,
/1
а поскольку сопротивление постоянному току жил кабеля пропор-
ционально длине, то B-\-D=2LR0-. D=lxR0.
Используя эти соотношения, формулу можно переписать:
. 2LC
х~ А + С
При сборке схемы необходимо обеспечить возможно меньшие
сопротивления проводников, которыми присоединяют мост к жилам
кабеля и закорачивают жилы кабеля на противоположном конце, и
хорошее качество контактных соединений. Для контроля правильности
полученного результата следует провести второе измерение, переключив
жилы 1 и 2 кабеля, тогда
310
L+l - 2LC
у A+G’
и если первое измерение было правильным, то lK-]-ly-}-L=2L.
Емкостный метод применяют при обрывах жил кабеля (например,
в муфте), если это не сопровождается замыканием жилы на землю
или переходное сопротивление при замыкании жилы на землю
достаточно велико (несколько тысяч ом и более). Сущность метода
заключается в том, что сначала в зависимости от вида повреждения
замеряют емкости с одного конца кабеля или двух его концов, а затем
определяют расстояние до места повреждения. Рассмотрим три
возможных случая
При чистом обрыве жилы, не сопровождающемся замыканием на
землю, измеряют емкость С* поврежденной жилы сначала с одного
конца кабеля, а затем емкость С2 той же жилы с другого конца кабеля.
Расстояние до места повреждения 1Х в метрах определяют по формуле
, LCt
“ •
Если поврежденная жила кабеля имеет с одного конца глухое
заземление, то из ’ 'ряют емкость незаземленного участка повреж-
денной жилы и емкость С неповрежденной жилы. В этом случае
место повреждения определяют по формуле
В случае, когда можно замерить только емкость С1 с одного конца
поврежденного кабеля соответствующего участка оборванной жилы,
а другие жилы заземлены, то, взяв из табл. 25 значение емкости для
одного километра аналогичного кабеля Со, расстояние до места
повреждения определяют по формуле
Измерение емкости мож-
но производить мостом пе-
ременного тока (например,
Р-556) по схеме рис. 200.
Питание моста осуществ-
ляют от источника повы-
шенной частоты (обычно
1000 Гц). Уравновешива-
ние моста осуществляют
эталонными сопротивлени-
ями гэ и конденсатором Сэ.
В качестве нуль-индикато-
ра можно применить теле-
фонные трубки Т. При
уравновешенном мосте
справедливо соотношение
Рис. 200. Емкостный метод определения места
повреждения кабеля при обрыве токоведущей
жилы
311
С —С ^1.
'-'э
z4
Импульсный метод основан на измерении времени прохождения
импульса от одного конца кабельной линии до места повреждения
и обратно t„ которое при скорости распространения этого импульса
v и расстоянии до места повреждения 1К можно определить по
формуле
Рис. 201. Блок-схема прибора ИКЛ-5
и, следовательно,
Для нахождения места повреждения в кабельной линии импульс-
ным методом пользуются прибором ИКЛ-5, блок-схема которого
приведена на рис. 201, а присоединение его к кабельной линии при
разных видах повреждения показано на рис. 202.
При включении прибора в кабельную линию посылаются зондирую-
щие импульсы. Для кабельных линий 1—10 кВ скорость распростра-
нения этих импульсов составляет 160 м/с. На экране электроннолучевой
312
трубки прибора видны формируемые при-
бором масштабные отметки времени и им-
пульсы, посылаемые в линию и приходя-
щие из нее. Интервал времени /А между
моментом посылки зондирующего импульса
и приходом отраженного от места повреж-
дения импульса определяют по формуле tx=
=пс мкс, где п — число масштабных отме-
ток; с — цена деления линии отметок, рав-
ная 2 мкс. Расстояние от начала линии
до места повреждения
ЖУЖЖШ
о __
На рис. 203, а показан экран электрон-
нолучевой трубки прибора И К Л-5 в мо-
мент просмотра кабельной линии при ко-
ротком замыкании (отраженный импульс
для такого вида повреждения приходит с
обратным знаком, т. е. направлен вниз).
Число отметок между началами зондирую-
щего и отраженного импульсов равно 2,8,
следовательно, место повреждения нахо-
дится на расстоянии 1Х= 160-2,8=448 м.
При обрыве кабельной линии отраженный
импульс будет направлен вверх (рис. 203, б).
Импульсный метод довольно прост. При
пользовании приборами, основанными на
этом методе, достаточно проводить изме-
рение с одного конца поврежденной линии.
Однако достоверные результаты могут быть
получены только в случаях чистого обрыва
Рис. 202. Присоединение
прибора ИКЛ-5 к кабель-
ной линии при разных
видах повреждений
жил и при коротких замыканиях, если переходное сопротивление
невелико (менее 100 Ом). Кроме того, прибор чувствителен к естест-
Рис. 203. Экран электроннолучевой трубки ИКЛ-5 в мо-
мент просмотра кабельной линии:
а — при коротком замыкании, б — при обрыве
313
венным неоднородностям кабельной линии, к местам соединений
кабелей в муфтах, поэтому требуется тщательный анализ импульсов,
просматриваемых на экране.
Метод колебательного разряда основан на зависимости периода
колебательного разряда, возникающего при пробое кабеля, от рас-
стояния до места пробоя
а) 5)
Рис. 204. Блок-схема прибора ЭМКС-58:
а— входное устройство, б — измерительное устройство; 1 — блок
управляющих импульсов, 2 — блок управления ключевой лампой,
3 — ключевая лампа, 4 — зарядная цепь, 5 — измерительный
прибор, 6 — блок питания
На этом принципе построен прибор ЭМКС-58, блок-схема ко-
торого приведена на рис. 204. Этот метод позволяет определить
место повреждения в кабельной линии уже при первом пробое во
время ее испытания повышенным напряжением. Кроме того, этот
метод является единственным для определения заплывающего
пробоя. Шкала прибора ЭМКС-58 для удобства измерения про-
1—-I
-----1----о
с---------------------О
Рис. 205. Схема включения прибора ЭМКС-58 при измере-
нии методом колебательного разряда
314
градуирована непосредственно в метрах. Измерение прибором
ЭМКС-58 производится следующим образом. При сборке испыта-
тельной схемы (рис. 205) прибор ЭМКС-58 присоединяют к испы-
тываемой жиле кабеля через емкостный делитель напряжения ДН.
Поскольку измерение происходит при одновременном подъеме вы-
сокого напряжения от выпрямителя В на кабеле, должны соблю-
даться требования по технике безопасности.
При первом пробое кабеля прибор производит измерение и
самоблокируется, лампочка-индикатор гаснет, стрелка прибора
устанавливается против деления шкалы, указывая расстояние до
места повреждения, а при повторных пробоях показания прибора
не изменяются. После окончания измерения нажимают на кнопку
«Сброс», стрелка прибора возвращается в исходное положение и
после отпускания кнопки загорается сигнальная лампа-индикатор.
Прибор снова готов к измерению.
Если пробои в кабеле повторяются, проводят повторные изме-
рения в следующем порядке. Переключатель пределов измерения
«Километры» устанавливают в положение, при котором стрелка
прибора дает максимальное отклонение, тумблер «Чувствитель-
ность» ставят в положение «Меньше» и производят измерения,
затем переключают его из положения «Меньше» в положение
«Больше». Если расстояние, показываемое прибором, уменьшится
(на 0,5—1 деление), то в качестве отсчитываемой величины для
определения расстояния до места повреждения принимается ре-
зультат измерения при положении тумблера «Больше», как более
точный.
Если в положении «Больше» тумблера «Чувствительность»
показания, прибора резко уменьшаются и остаются неизменными
при нескольких повторных измерениях, то за отсчитываемую вели-
чину принимают показания при положении «Меньше» тумблера
«Чувствительность». Резкое уменьшение показаний прибора при
положении «Больше» тумблера «Чувствительность» говорит о том,
что чувствительность излишне велика и прибор стал реагировать
на естественные неоднородности кабельной линии и давать неточ-
ные показания.
Во избежание влияния таких неоднородностей кабельной линии
на показания прибора следует работать при большем коэффици-
енте деления делителя напряжения (внутренний электрод мень-
шей) диаметра).
Индукционный метод основан на улавливании электромагнит-
ных колебаний на поверхности земли вблизи трассы проверяемого
кабеля при пропускании по поврежденной жиле тока звуковой
частоты (800—1000 Гц). Этот метод получил широкое распростра-
нение при отыскании места повреждения (при замыкании между
жилами) и отличается высокой точностью, но применим только
при небольшом переходном сопротивлении в месте замыкания
(меньше 10 Ом). Пользуясь этим методом, можно определить
трассу и глубину залегания кабеля.
Для отыскания места повреждения при замыкании между
315
няется по мере передвижения
а)
жилами кабеля к ним подключают генератор Г звуковой частоты
(рис. 206), устанавливая силу тока 10—20 А. Затем наладчик со
специальным прибором, содержащим рамку, подключенную к
усилителю, сигналы с которого подаются на телефонные трубки,
идет вдоль трассы проверяемого кабеля. При этом через телефон
будет прослушиваться звук, уровень которого периодически изме-
вдоль трассы наладчика, несущего
рамку вблизи поверхности земли
над кабелем. Это связано с шагом
скрутки жил кабеля. В местах раз-
мещения муфт звучание (уровень
сигнала) усиливается, а при подхо-
де к месту повреждения уменьшает-
ся, а затем на расстоянии примерно
0,5 м от места повреждения совсем
пропадает. Для отыскания места
повреждения, связанного с замыка-
нием жил на землю, при пусконала-
дочных работах индукционный ме-
тод не применяют, хотя пользовать-
ся им можно для таких видов повре-
ждений.
Акустический метод заключается
в прослушивании акустических ко-
лебаний, возникающих при пробое
кабеля в месте повреждения. По-
скольку при этом методе испытания
на кабель должно подаваться высо-
кое импульсное напряжение, обеспе-
чивающее его пробой в месте повре-
ждения, акустический метод позво-
ляет находить место повреждения и
при заплывающем пробое. Для оты-
скания повреждения этим методом на поврежденную жилу подают
импульсы высокого напряжения от соответствующего импульсного
генератора (рис. 207), содержащего трансформатор Гр, вентиль В,
балластное сопротивление /?, конденсатор С и разрядник Р. Оче-
видно, пока напряжение на конденсаторе не достигло величины,
при которой происходит пробой разрядника, питание к кабелю не
подводится. Затем происходит пробой разрядника Р, импульс на-
пряжения подается на поврежденную жилу кабеля, последний
пробивается и происходит разрядка конденсатора через место
повреждения. Напряжение резко снижается, изоляционные свой-
ства разрядника восстанавливаются и происходит зарядка кон-
денсатора от выпрямителя через балластное сопротивление.
В дальнейшем весь процесс повторяется.
Конденсатор С выбирается емкостью 0,5—1 мкФ. При длине'
кабеля более 200 м вместо конденсатора можно использовать не-
поврежденную жилу проверяемого кабеля. Разрядник регулируют
б)
Рис. 206. Схема включения ге-
нератора звуковой частоты при
замыкании между жилами ка-
беля (а) и кривая изменения
уровня звука по трассе повреж-
денного кабеля (б):
У — усилитель, Т — телефонные
трубки» Р — рамка
316
так, чтобы интервалы времени между разрядами были 1—3 с. Для
прослушивания акустических колебаний может служить пьезо-
электрический датчик с усилителем, сигналы с которого подводят-
ся к телефонной трубке Т. Наиболее сильное звучание будет тогда,,
когда датчик устанавливают непосредственно над местом повреж-
дения.
Рис. 207. Схема определения места повреждения в кабе-
ле акустическим методом:
Тр — трансформатор, В — вентиль, R — резистор, С — конденса-
тор, Р — разрядник, ПЭ — пьезоэлемеит, Т — телефонные трубки
Акустический метод получил также широкое распространение
и дополняет индукционный метод. Однако применяют его только
при величине переходного сопротивления в месте повреждения не
менее 50 Ом, когда возможно появление разрядов в месте пробоя.
Промышленностью выпускается комбинированный акустиче-
ский и индукционный прибор АИП-3 (рис. 208, а), состоящий из
пьезоакустического датчика, трехлампового усилителя с батарей-
ным питанием, головного телефона и выносной индукционной рам-
ки (рис. 208, б).
§ 66. Прожигание кабелей
Для более точного нахождения места повреждения в кабелях,
как указывалось ранее, требуется, чтобы переходное сопротивле-
ние в месте повреждения было наименьшим. Однако при пробое
дефектных кабелей во время их испытания повышенным напря-
жением в канале искрового разряда происходит разложение мас-
локанифольной массы с образованием газов, способствующих
погасанию дуги и деионизации разрядного промежутка, который
затем заполняется кабельной массой и изоляционные свойства его
в какой-то мере восстанавливаются. Такой вид повреждения полу-
чил название заплывающий пробой и встречается преимущест-
венно в соединительных муфтах. Но даже и при отсутствии за-
плывающего пробоя требуется снизить переходное сопротивление
в месте повреждения, прежде чем приступить к отысканию этого
места.
Для этой цели поврежденный кабель прожигают. Прожигание
кабеля производят на постоянном токе многократным подъемом
317
напряжения на нем, сначала обычной кенотронной установкой, а
затем более мощной, в частности газотронной, или на полупро-
водниковых выпрямителях, и на переменном токе от соответствую- '
щих трансформаторов.
Специальные установки для прожигания кабелей промышлен- 1
ность не выпускает. Поэтому наладочные организации их соби-
1
б
Рис. 208. Комбинированный акустический и индукционный прибор
АИП-3:
а — внешний внд, б — схема
818
рают на месте. Для проведения пусконаладочных работ на
кабельных линиях требуется иметь довольно громоздкое и нетранс-
портабельное оборудование: кенотронные установки, установки
для прожога кабелей, генераторы повышенной частоты, регули-
рующие аппараты и т. п. Кроме того, работы приходится вести на
многих объектах, часто удаленных друг от друга на большие рас-
стояния. Поэтому наладочные организации, а также многие сете-
Рис. 209. Принципиальная схема кенотронно-газотрониой установки:
В—вентиль (кенотрон), Р— рубильник, ЗР — заземляющий разъединитель,
Тр1 — трансформатор газотрона, Тр2 — испытательный трансформатор, ТрЗ — транс-
форматоры накала, Тр4—регулировочный трансформатор, KJ—магнитный кон-
тактор для включения газотронного устройства, К2— магнитный контактор для
включения кенотронного устройства, КЗ — магнитный контактор для включения
высокочастотного генератора, М — привод высокочастотного генератора,
ГВЧ — генератор высокой частоты, Вгвч — возбудитель генератора высокой часто-
ты, П — переключатель
вые районы, эксплуатирующие кабельные сети, оборудуют для
себя передвижные лаборатории, размещая необходимое испыта-
тельное оборудование, аппараты и приборы в кузове автобуса или
грузовой машины.
319
На рис. 209 приведена схема кенотронно-газотронной установ-
ки, изготовленная Мосэнерго и смонтированная в кузове автома-
шины ГАЗ-51. Эта установка содержит кенотронное устройство с
кенотронами К типа КР-220 на ток до 100 мА при обратном на-
пряжении до 10 кВ и типа В-1-0,3/70 на ток 300 мА при обратном
напряжении до 70 кВ, и газотронное устройство на газотронах
ВГ-237 на ток до 10 А и обратное напряжение до 10 кВ. Переход
на работу с одного устройства на другое осуществляют переклю-
чателем П, управляемым с помощью изолирующей тяги. Кроме
того, установка имеет генератор повышенной частоты 1000 Гц,
приводимый в движение синхронным двигателем. Дополнительно
в автомашине размещают и другие аппараты (для отыскания
места повреждения, мегомметры, переносные приборы), а также
защитные средства по технике безопасности, необходимые при
проведении измерений и испытаний кабельных линий.
Контрольные вопросы
1. Какие работы выполняют перед включением кабельной линии в работу
после ее монтажа?
2. Каковы особенности испытания кабеля повышенным напряжением?
3. Какие меры безопасности должны соблюдаться при измерении изоляции
кабеля мегомметром и при испытании его повышенным напряжением?
4. Перечислите относительные и абсолютные методы отыскания места
повреждения кабелей. Какими методами пользуются для определения места
заплывающего пробоя?
5. В чем сущность петлевого метода отыскания места повреждения кабеля?
6. Как отыскивают место повреждения индукционным и акустическим
методами и при каких условиях их можно применять?
7. В чем сущность импульсного метода определения места повреждения
кабеля и при каких видах повреждения его можно применять?
8. Как отыскивают место повреждения кабеля методом колебательного
разряда, в чем его преимущества и недостатки?
9. Для чего прожигают кабель при отыскании места его повреждения?
10. Каким оборудованием и приборами оснащают наладочный участок для
ведения пусконаладочных работ по кабельным линиям?
Глава XIV ИСПЫТАНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
§ 67. Общие сведения
Земля вследствие больших размеров относительно всех
устройств и сооружений, находящихся на ней, является проводни-
ком электрического тока, имеющим небольшое сопротивление.
Это позволяет использовать ее для работы электроустановок,
соединяя отдельные их элементы с землей. Однако обеспечить
небольшое переходное сопротивление растеканию тока в земле
при соединении с ней соответствующих элементов электроустано-
вок— задача довольно сложная, учитывая сравнительно большое
удельное сопротивление грунта и зависимость его климатических
условий. Для решения этой задачи используют специальные
устройства, называемые заземляющими.
Заземляющее устройство содержит заземлители и сеть зазем-
ления. Заземлитель представляет собой обычно множество метал-
лических проводников, находящихся в непосредственном контак-
те с землей и связанных электрически между собой. Сеть зазем-
ления— это совокупность проводников, связывающих заземли-
тель с заземляемыми элементами электроустановки.
Заземлители бывают сложные (в виде контура с большим
числом электрически соединенных электродов, введенных в грунт),
простые (в виде очага из одного или нескольких сосредоточенных
в одном месте электродов) и линейные (в виде нескольких элек-
трически соединенных электродов, расположенных в ряд, или
стальной шины, расположенной в грунте горизонтально). Назначе-
ние заземлителей — обеспечить хорошее растекание тока в земле,
когда это необходимо при работе электроустановки в нормальных
условиях, при нарушениях изоляции или отводе зарядов, возни-
кающих в электроустановках во время грозы. Сеть заземления
содержит магистрали, непосредственно отходящие от заземлителя,
п ответвления, соединяющие заземляемые части электроустанов-
ки с магистралями, а следовательно, и с заземлением.
Заземляющие устройства разделяют на рабочие, защитные и
грозозащитные.
Рабочие заземляющие устройства обеспечивают нужный режим
работы электроустановки в нормальных или аварийных режимах
(использование земли в качестве одного из проводов при передаче
электроэнергии, обеспечение работы релейной защиты от замы-
кания на землю и др.).
Защитные заземляющие устройства служат для обеспечения
безопасности людей и животных при нарушении изоляции в
электроустановках, вследствие чего металлические части электро-
установки, нормально не находящиеся под напряжением, оказы-
ваются под напряжением. Грозозащитные заземляющие устройства
служат для заземления средств защиты от прямых ударов мол-
нии (тросов и стержневых молниеотводов).
21 Заказ 333
321
б)
Рис. 210. Распределение потенциа-
лов (с) и тока в земле между
двумя электродами (б)
В частном случае в четырехпроводных сетях переменного тока
электроустановок напряжением до 1000 В функцию магистрали
заземляющего устройства выполняет заземленный нулевой провод,
с которым электрически должны быть соединены все металличе-
ские корпуса электрооборудования. Такое заземляющее устройство
(в отличие от рассмотренного ранее заземляющего устройства с за-
землителем й сетью заземления) на-
зывают зануляющим. Соединение
корпусов электрооборудования с за-
земленной нейтралью (нулевой точ-
кой) генератора или трансформатора
называют занулением. Четвертый
провод, идущий от заземленной ней-
трали к приемникам электроэнергии,
называют нулевым проводом. Сог-
ласно ПУЭ в качестве нулевого
провода могут быть использованы
броня кабелей, стальные трубы, в
которых проложены фазовые прово-
да, и другие элементы электропро-
водки. В установках напряжением
до 1000 В к заземляющим устрой-
ствам также относят пробивные пре-
дохранители, устанавливаемые на
корпусах трансформаторов и элек-
трически соединенные с изоли-
рованным нулевым выводом низ-
ковольтной обмотки, от которой
питается сеть напряжением до
1000 В (сеть с изолированной нейт-
ралью).
Для лучшего понимания требований, предъявляемых к зазем-
ляющим устройствам, и правильного подхода к их испытанию,
рассмотрим упрощенную схему растекания тока в земле и рас-
пределения потенциалов для двух заземлителей, каждый из ко-
торых выполнен в виде металлического стержня, забитого в грунт
(рис. 210, а).
Если к электродам 1 и 2 приложить напряжение от сети
переменного тока по цепи: электрод 1 — земля — электрод 2, то
будет протекать ток. При этом непосредственно у электродов
линии тока (рис. 210, б) располагаются гуще, чем вдали от них,
следовательно, и плотность тока здесь будет больше. Сопротив-
ление земли, как уже говорилось ранее, равно нулю, значит,
напряжение распределится частично вблизи одного электрода 1
и частично у другого электрода 2. Если расстояние между электро-
дами большое, то распределение потенциалов в разных точках
земли для момента времени, когда на электроде 2 будет плюс,
а на электроде I минус, будет соответствовать кривой, изобра-
женной на рис. 210, а.
322
При этом на участке БВ плотность тока в земле настолько
мала, что падения напряжения на нем практически не будет,
т. е. потенциал земли равен нулю, в связи с чем этот участок
называют зоной нулевого потенциала. Участок А Б у электрода 1
и участок ВД у электрода 2 являются местами, где плотность
тока значительна и практически теряется все напряжение U.
Рис. 211. Распределение потенциалов в зоне растекания при
появлении напряжения на опоре линии электропередачи:
1 — опора, 2 — заземлитель, 3 — кривая распределения потенциала;
(/ш — напряжение шага, (7Н — напряжение йрнкосжеивнкя
Именно эти участки оказывают сопротивление растеканию тока
в земле, поэтому их и принято называть зонами растекания. Част-
ное от деления падения напряжения U3 на участке растекания на
силу тока /3, проходящего через заземлитель в землю, называют
сопротивлением заземлителя. Для рассматриваемого примера за-
землителями являются электрод 1 (первый заземлитель) и элек-
трод 2 (второй заземлитель). Следовательно, сопротивление пер-
вого заземлителя А?13=-^а, а сопротивление второго R2i—~~-
Д 1з
Сопротивлением заземляющего устройства называют общее
сопротивление, включающее сопротивление заземлителя и сопро-
тивление заземляющей сети.
Рассмотрим, как обеспечивается электробезопасность устрой-
ствами защитного заземления и зануления. Допустим, что вслед-
ствие повреждения изоляции опора 1 линии передачи (рис. 211)
оказалась под напряжением и от нее через заземлитель 2 проте-
кает ток замыкания на землю /3. Кривая 3 показывает распреде-
ление потенциала в зоне растекания АБ. Очевидно, падение на-
пряжения на заземлителе будет равно V3. Следовательно, чем
меньше будет сопротивление заземлителя, тем меньше при той же
силе тока падение напряжения на нем. Человек может подверг-
21
323
нуться действию напряжения в двух случаях: если, находясь у
опоры, коснется ее и окажется под действием напряжения [7П
(напряжение прикосновения), равного разности потенциалов опо-
ры Ua и UB точки земли, где он стоит, или, если он не коснулся
опоры, но подходит к ней, окажется под действием напряжения <7Ш
(напряжение шага), равного разности потенциалов между точками
земли, на которые он опирается ногами. Для рассматриваемого
случая, очевидно, и напряжение прикосновения, и напряжение
шага значительно меньше падения напряжения на заземлителе.
Однако если вблизи заземленного элемента находится протяжен-
ный проводник, изолированный на всем протяжении (например,
рельс), но соединенный с зоной нулевого потенциала или с зазем-
ленным элементом, то в первом случае в зону растекания будет
внесен нулевой потенциал, а во втором — полный потенциал будет
вынесен в зону нулевого потенциала. И то, и другое недопустимо,
поскольку человек может попасть под полное напряжение, равное
падению напряжения на заземлителе.
Защитное действие зануляющего устройства заключается в
том, что при замыкании на металлический корпус токоведущей
части какого-либо аппарата или машины по цепи фаза — нуль
будет протекать ток короткого замыкания и поврежденный аппа-
рат (или машина) будет отключен защитой от коротких замыка-
ний. Следовательно, указанный корпус длительно находиться под
напряжением не может. Однако сопротивление петли фаза —нуль
должно быть достаточно мало с тем, чтобы при нарушении изо-
ляции в' самом отдаленном от источника питания элементе сети
сила тока, протекающего по этой петле, была больше тока сраба-
тывания защиты от коротких замыканий.
Недопустимо одновременное применение защитного заземле-
ния и зануления, так как при нарушении изоляции на одном из
элементов, связанных с защитным заземлением, этот элемент
длительно окажется под полным потенциалом, равным падению
напряжения на заземлителе, в результате чего работники, касаю-
щиеся зануленных корпусов других элементов, окажутся под дей-
ствием фазового напряжения сети.
Испытанию заземляющих устройств должна предшествовать
работа по изучению и анализу проектной и технической докумен-
тации: принципиальной схемы электроустановки, исполнительных
чертежей сети заземления (зануления) с указанием данных о
заземляющих проводниках и способов -их прокладки, актов на
скрытые работы по монтажу элементов заземляющего устройства,
недоступных осмотру, исполнительной схемы электрической сети
с обозначением параметров электроприемников, плавких вставок
предохранителей и автоматов, расчетных данных заземляющего
устройства (сопротивление заземлителей, ток однофазного замы-
кания на землю и др.), данных о расположении подземных комму-
никаций, протоколов предыдущих испытаний.
Все эти сведения используют при проведении испытания зазем-
ляющего устройства й при оценке его состояния.
324
§ 68. Измерение сопротивлений заземлителей
Эти измерения выполняют по методу трех точек, которыми яв-
ляются вывод от проверяемого заземлителя и два забиваемых в
землю электрода, один из которых называют вспомогательным за-
землителем. Он образует с проверяемым заземлителем и соот-
а!
ПЗ
Рис. 212. Измеритель заземления МС-08:
а — схема прибора, б, в — схемы включения прибора; 1 — про-
веряемый заземлитель, 2— вспомогательный заземлитель,
3 — зонд; / и II — обмотки; П1, П2 — преобразователи,
ПЗ — переключатель, Р— реостат, Л—логометр, Ег, Е2 и /,,
/2 — зажимы
325
Таблица 28
Рекомендуемые расстояния при измерении сопротивления заземлителей
ветствующим участком земли электрическую цепь, обеспечиваю-
щую протекание электрического тока. Второй электрод, называе-
мый зондом, служит для подведения напряжения на проверяемом
заземлителе к вольтметру или цепи напряжения другого прибора.
Взаимное расположение вспомогательного заземлителя 2 (рис.
212), зонда 3 и проверяемого заземлителя 1 для обеспечения не-
обходимой точности измерения, а также соответствующие расстоя-
ния /1-2, /t-з и /2-3 между проверяемым и вспомогательным зазем-
лителем и зондом приведены в табл. 28.
326
Вспомогательный заземлитель и зонд изготовляют обычно
из стальных стержней или труб длиной около одного метра
(диаметр стержней 15—20 мм, наружный диаметр труб 25—
30 мм). Эти электроды должны быть заострены с одного конца,
чтобы они легйе забивались в грунт, а у другого конца иметь
зажимы для подключения проводов и рукоятки в виде поперечных
стержней, чтобы их было удобно вынимать из грунта после окон-
чания процесса измерения.
При забивании вспомогательного заземлителя и зонда необ-
ходимо обеспечить хороший контакт с грунтом. Собственное сопро-
тивление растеканию тока вспомогательного заземлителя должно
быть не более 150—200 Ом, а зонда — не более 1000 Ом. Для
этого вспомогательный заземлитель и зонд следует забивать в
грунт на глубину не менее 0,5—0,8 м, не раскачивая. Грунт с по-
вышенным удельным сопротивлением надо увлажнять соленой
или подкисленной водой в месте забивки вспомогательного элект-
рода, кроме того, необходимо уплотнять грунт вокруг вспомо-
гательного заземлителя и зонда после их забивки.
Вспомогательный заземлитель и зонд следует забивать в сто-
роне от подземных токопроводящих коммуникаций (бронирован-
ных кабелей, стальных трубопроводов и др.), чтобы исключить
их влияние на результаты измерения. Если заземлитель имеет
несколько выводов, измерять его сопротивление нужно от каждого
из них. Сопротивление заземлителей измеряют на переменном
токе специальными приборами (измерителями заземлений) или
методом амперметра и вольтметра.
Измеритель заземления МС-08 (см. рис. 212) содержит гене-
ратор постоянного тока Г, логометр Л с рабочей I и потенциаль-
ной II обмотками, преобразователи постоянного напряжения в
переменное 171 и переменного напряжения в постоянное П2 Пере-
менное напряжение между зажимом Zi, подключенным к прове-
ряемому заземлителю, и /2, подключенным к вспомогательному
заземлителю, вызывает протекание тока между заземлителями.
Соответствующий этому переменному току постоянный ток проте-
кает по токовой обмотке / логометра Л. Падение напряжения на
проверяемом заземлителе вследствие протекания через него тока
подводится через зажимы Е\ и Е2 к преобразователю П2 изме-
рителя заземления и после выпрямления в нем к потенциальной
обмотке // логометр.а. Прибор имеет три предела измерения:
0—1000, 0—100 и 0—10 Ом, устанавливаемых переключателем 773.
Для компенсации влияния сопротивления зонда на результаты
измерения служит реостат Р.
При измерении сопротивления заземлителя прибор следует
разместить вблизи от него и собрать схему (рис. 212, б). Провод,
идущий к проверяемому заземлителю, должен быть возможно
короче и сечением не менее 6—10 мм2. Для подключения прибора
к зонду и вспомогательному заземлителю нужно применять гибкие
изолированные медные провода сечением не менее 1,5 мм.
Для компенсации сопротивления зонда переключатель 173 ста-
вят в положение «Регулировка» и, вращая рукоятку прибора с
нормальной частотой (120 об/мин), одновременно устанавливают
реостат. Р в такое положение, при котором стрелка логометра
установится против красной черты.
Если стрелка против красной черты не устанавливается ни
при каком положении реостата Р, необходимо принять меры к
уменьшению сопротивления в цепи зонда (забить его глубже,
увлажнить землю около него соленой или подкисленной водой,
забить рядом другой зонд и соединить его с первым и т, п.).
После регулировки прибора, добившись, чтобы стрелка его устано-
вилась против красной черты, переводят переключатель ПЗ в по-
ложение «Измерение» (в этом положении он показан на
рис. 212, а), установив его па пределе измерения, соответствую-
щем предполагаемому сопротивлению проверяемого заземлителя,
или, если о проверяемом заземлителе ничего неизвестно, измерение
начинают производить с высшего предела 0—1000 Ом, переходя
затем на другие пределы измерения для получения объема точ-
ного результата.
В ряде случаев, например при протекании в земле блуждаю-
щих переменных токов вблизи проверяемого заземлителя, стрелка
прибора совершает периодические колебания и трудно произвести
отсчет показаний прибора.
Тогда следует несколько снизить или повысить частоту враще-
ния генератора Г прибора, вращая рукоятку соответственно мед-
леннее или быстрее. При этом будет изменяться частота тока,
поступающего через преобразователь П1 в проверяемый заземли-
тель, и удастся исключить влияние блуждающих токов на прибор.
Если устранить таким способом влияние блуждающих токов в
земле не удается, следует выяснить возможные причины появ-
ления этих токов и принять другие меры, например приостановить
электросварочные работы на время проведения измерений.
Кроме того, избежать влияния посторонних токов в земле
можно, изменив места забивки зонда и Вспомогательного зазем-
лителя. Если в земле протекают постоянные токи, о чем можно
судить по отклонению стрелки прибора после его подключения
при неподвижном генераторе Г, на них не следует обращать
внимания, поскольку они не сказываются на результатах изме-
рения. Если необходимо исключить влияние сопротивления прово-
да, идущего от прибора к проверяемому заземлителю, собирают
схему (рис. 212, в).
При проведении испытания заземляющих устройств целесо-
образно измерять не только сопротивление проверяемого зазем-
лителя, но также .сопротивление зонда и вспомогательного за-
землителя, занося эти данные в протокол испытания. Для этого
к зажимам Е\, Ц прибора вместо проверяемого заземлителя 1
нужно подключить вспомогательный заземлитель 2 (если изме-
ряют сопротивление вспомогательного заземлителя) или зонд 3
(если измеряют сопротивление зонда).
Если необходимо знать удельное сопротивление грунта в рай-
328
оне монтируемой электроустановки, его определяют, проведя изме-
рения измерителем заземления МС-08 по схеме (рис. 213). Изме-
рения выполняют при разном разносе электродов 1, 2, 3 и 4, но
расстояния между электродами / и 2, 2 и 3, 3 и 4 должны быть
одинаковы. Удельное сопротивление грунта определяют по фор-
муле
p^=2miR,
где R — показание прибора, Ом, а — расстояние между электро-
дами, м.
Рис. 213. Измерение удельного сопротив-
ления грунта измерителем заземления
МС-08:
7—4 — электроды
Рис. 214. Измерение сопротивления
заземления методом амперметра и
вольтметра:
/—з — электроды; Тр — трансформатор.
Р — реостат, А — автомат
С помощью метода амперметра и вольтметра производят разно-
образные измерения при наладке заземляющих устройств: изме-
рение сопротивления заземлителей, удельного сопротивления"
грунта, снятие потенциальных кривых для проверяемого зазем-
ляющего устройства и др. Сопротивление заземления этим мето-
дом можно измерять при любой его величине и с большой
точностью. Поэтому этим методом пользуются при наладочных
работах на ответственных объектах, где требуется особая досто-
верность результатов измерения, их точность и в других случаях,
когда измерителем заземления МС-08 нельзя произвести измере-
ния из-за того, что величина измеряемого сопротивления зазем-
ления находится за пределами диапазона измеряемых величин
этого прибора (например, сопротивление заземления разветвлен-
ных контуров мощных энергетических комплексов, величина ко-
торого составляет сотые доли ома).
Для измерения сопротивления заземления методом амперметра
и вольтметра собирают схему (рис. 214) и измеряют силу тока,
поотекающего через заземлитель, и падение напряжения на участке
329
растекания. Сопротивление заземлителя определяют по формуле
закона Ома для участка электрической цепи.
При измерении сопротивления заземления методом ампермет-
ра и вольтметра для получения достоверных и точных результа-
тов необходимо выполнять следующие требования:
измерение должно проводиться на переменном токе, поскольку
на постоянном токе побочные явления, в частности поляризация,
могут исказить результаты измерения;
приборы следует выбирать лучше класса точности 0,5, но не
ниже 2,5;
вольтметр нужно выбирать многопредельным на напряжения
от десятых долей вольта до нескольких десятков вольт и с боль-
шим внутренним сопротивлением (электронные вольтметры или,
в крайнем случае, комбинированные малогабаритные приборы);
питание на собранную схему следует подавать от автономного
источника переменного тока или от сети переменного тока через
разделительный понижающий трансформатор (рис. 214) с напря-
жением вторичной обмотки до 36 В.
К вспомогательному заземлителю и зонду, а также к их раз-
мещению относительно проверяемого заземлителя предъявляют
те же требования, что и при работе с измерителем заземле-
ния МС-08. .
Лучше всего пользоваться при измерении сопротивления за-
земления автономными источниками питания с частотой, отлич-
ной от частоты электросети, в частности генератором прибора
ИКС-1, частота тока которого 22,5 Гц, при этом для измерения
напряжения используют входящий в комплект прибора ИКС-1
микровольтметр.
§ 69. Проверка заземляющей сети
. В объем проверки заземляющей сети входят внешний осмотр
для установления соответствия смонтированной сети проекту и
требованиям ПУЭ и СНиПа, а также производство необходимых
измерений для установления надежности электрической связи
заземленных элементов с заземлителем.
При осмотре проверяют наличие и надежность присоединения
заземляемых элементов к магистралям заземления, целость за-
земляющей сети и ее состояние (материал, размеры и окраску
проводников наружной сети, способы прокладки, качество креп-
лений, сварных и болтовых соединений и т. п.).
Каждый заземляемый элемент необходимо непосредственно от-
дельным проводником присоединять к магистрали заземления.
Магистрали наружной сети заземления должны образовывать
замкнутый контур и соединяться с заземлителем не менее чем в
двух точках. Соединение заземляющих проводников между собой
и присоединение их к магистрали необходимо осуществлять свар-
кой внахлестку. Присоединение заземляющих проводников к за-
земляемым элементам выполняют сваркой или болтовыми. Про-
330
ходы заземляющих проводников и магистралей через стены и
междуэтажные перекрытия должны оформляться в проемах или
трубах. Заземляющая сеть на всем протяжении должна быть
доступна для осмотра. Результаты осмотра заносят в протокол
испытания проверяемого заземляющего устройства.
Рис. 215. Схема проверки сети заземления:
а — омметром М372, б и в — прибором МС-08
Основным критерием, определяющим наличие и качество со-
единения заземленного элемента с заземлителем, является вели-
чина сопротивления соответствующего участка. Если сопротив-
ление проверяемого участка не превышает десятой доли ома
(ориентировочно 0,03—0,1 Ом), можно считать, что этот участок
исправен при положительных результатах его внешнего осмотра
и механических испытаний (контрольный поджим болтовых соеди
нений и ударная нагрузка сварных соединений). Для заземляю-
щей сети небольшой протяженности сопротивление всех заземлен-
ных элементов электроустановки замеряют непосредственно отно-
сительно вывода заземлителя.
В протяженных и разветвленных заземляющих сетях (на элек-
тростанциях, крупных подстанциях и промышленных электроуста-
новках) проверяют сначала сопротивление заземленного элемен-
та относительно магистрали заземления в той ее точке, откуда
331
удобно производить измерение сопротивления и других заземлен-
ных элементов, а затем измеряют сопротивление магистрали от
указанной точки до вывода заземлителя, от которого замерялось
сопротивление самого заземлителя.
Сопротивление заземленных элементов можно измерять раз-
личными методами и приборами.
Промышленностью выпускается специальный омметр М372 для
измерения сопротивлений заземления (рис. 215, а) класса точно-
Рис. 216. Измерение сопротивления
заземленного элемента амперметром
щупом и устанавливают стрелку
кнопку К, с помощью реостата
против деления оо. Острие щупа
сти 1,о, позволяющий измерять
сопротивления от 0,1 до 50 Ом.
Кроме того, этот прибор ис-
пользуют в качестве индикато-
ра напряжения от 60 до 380 В.
Источник питания в нем —
встроенный сухой элемент Б
напряжением 1,4 В. Для под-
ключения к проверяемой сети
заземления служат медный
гибкий изолированный провод-
ник со щупом Щ и струбцина
С, входящие в комплект ом-
метра. При измерении один из
зажимов прибора соединяют
при помощи струбцины с пред-
варительно зачищенным участ-
ком магистрали М, связанной с
заземлителем 3, а ко второму
зажиму подключают провод со
рибора на нуль. Затем, нажав на
устанавливают стрелку прибора
прижимают к предварительно за-
чищенному месту проверяемого элемента, например корпусу элек-
тродвигателя, как это показано на рисунке, не нажимая кнопки К,
убеждаются в отсутствии напряжения на проверяемом элементе
(стрелка прибора должна находиться на нуле) и далее, нажав на
кнопку К, снимают показания прибора. В качестве щупа удобно
использовать трехгранный или круглый напильник с изолированной
рукояткой, которым можно предварительно зачищать нужное место
проверяемого элемента.
При использовании измерителя заземления МС-08 для изме-
рения сопротивления заземленного элемента собирают схему
(рис. 215,6). К зажиму Ц, соединенному с зажимом £ь подклю-
чают проводник со струбциной, а к зажиму /2, соединенному с
зажимом Е2, подключают проводник со щупом. Сначала, прижав
острие щупа к струбцине, осуществляют компенсацию влияния
сопротивления соединительных проводов аналогично тому, как это
делалось при описанной выше компенсации сопротивления зонда.
После этого струбцину привертывают к зачищенному участку
заземляющей магистрали, а острие щупа прижимают к зачищен-
332
ному месту проверяемого элемента. Установив переключатель ПЗ
на' низший предел измерения (0—10 Ом), измеряют сопротивление
заземления проверяемого элемента относительно магистрали, вра-
щая рукоятку прибора с нормальной скоростью.
Для получения более точных результатов рекомендуется вклю-
чать прибор по схеме, показанной на рис. 215, в.
На рис. 216 приведена схема измерения сопротивления зазем-
ленного элемента (двигателя Д) относительно магистрали зазем-
ления амперметром. Очевидно, при неизменном напряжении пи-
тания (12 В) сила тока в цепи определяется только ее сопротив-
лением, поэтому амперметр для данных условий может быть
проградуирован непосредственно в единицах сопротивления.
Можно использовать обычный щитовой электромагнитный ам-
перметр на 10 А. Для возможности подгонки под напряжение
сети и ограничения силы тока его снабжают резистором с пере-
менным сопротивлением п и резистором г2. Амперметр градуиру-
ют в единицах сопротивления совместно с соединительными про-
водами и резистором г2 при напряжении источника питания (в рас-
сматриваемом примере 12 В).
§ 70. Измерение сопротивления петли
фаза-нуль
В установках напряжением до 1000 В с глухим заземлением
нейтрали необходимо измерять сопротивление петли фаза-нуль
для наиболее удаленных и мощных приемников электроэнергии,
но не менее 10% общего числа приемников электроэнергии, питае-
мых от одного трансформатора. Зная это сопротивление и напря-
жение сети, можно выбрать плавкие предохранители и уставки
автоматов с тем, чтобы при замыкании фазных проводов электро-
установки на части, соединенные с заземленным нулевым прово-
дом, происходило автоматическое отключение поврежденного уча-
стка. Сопротивление петли фаза-нуль можно измерять методом
амперметра и вольтметра при отключенном испытываемом обору-
довании, а также с помощью специальных приборов без отключе-
ния испытываемого оборудования.
При .измерении методом амперметра и вольтметра собирают
схему (рис. 217). Питание на схему подают от понижающего
трансформатора Тр2 (нагрузочного, сварочного или другого с
соответствующим вторичным напряжением), который размещают
вблизи силового трансформатора Тр1. Для образования петли
фаза-нуль соответствующий фазовый провод А наиболее уда-
ленного проверяемого электроприемника М соединяют с корпусом
электроприемника перемычкой П, предварительно измерив сопро-
тивление изоляции фазовых проводов и убедившись в хорошем ее
состоянии, и включают соответствующий рубильник. Приборы
выбирают класса 0,5 на пределы, соответствующие вторичному
напряжению трансформатора Тр2 для вольтметра и 20—30 А для
амперметра (или прибор 5 А с трансформатором тока 20—30/5 А).
333
Остальные электроприемники, питающиеся от той же линии,
нужно отключить соответствующими коммутационными аппара-
тами. После этого включают рубильник Р и, установив’ силу тока
в цепи 10—20 А, снимают показания приборов. Полное сопротив-
ление петли фаза-нуль с учетом сопротивления обмоток питаю-
щего трансформатора .
7 ~ | ZT ___ Р , гт
2„eT-2„-t- з - ; + з ,
где U — измеренное напряжение, В; I — измеренный ток, A; zT —
полное сопротивление трансформатора, Ом (табл. 29).
Мощность трансформа- тора, кВ, А Первичное напряжение, кВ _. > и «в - © £ S ««0.2 О Ш «О' •Е S О - £ и щ го с о СЗ Л с С НН
25 6—10 1,04
40 6—10 0,65
63 6—10 0,413
63 20 0,38
100 6—10 0,26
100 20—35 0,253 ~
160 6—10 0,162
160 20—35 0,159
250 6—10 0,104
250 20—35 0,102
400 6—10 0,065
400 20—35 0,064
630 6—10 0,043
630 20—35 0,04
1000 6—10 0,027
1000 20—35 0,026
Таблица 29
Расчетные сопротивления
трансформаторов
(ГОСТ 11920—66
и ГОСТ 12022—66)
при однофазном
коротком замыкании
на стороне 400/230 В
Рис. 217 Измерение сопротивления петли
фаза-нуль
Эти данные приведены для масляных трансформаторов ТМ со
схемой соединения обмоток Y/Yo-
Зная сопротивление петли фаза-нуль и учитывая сопротивление
трансформатора, а также возможность снижения фазового напряже-
ния в процессе эксплуатации, ток однофазного замыкания на землю
334
0,85С/ф
Для обеспечения надежного отключения поврежденного участка
электрической сети номинальный ток плавкой вставки или ток
уставки расцепителя автомата выбирают из условия /8>/нЛ’ (А), где
К — коэффициент, равный не менее 3 при защите предохранителями
или автоматами с тепловыми расцепителями или 1,1Кр (Кр — коэф-
фициент разброса, заданный заводом), для автоматов с электромаг-
нитным расцепителем. При отсутствии данных по коэффициенту
разброса для автоматов с электромагнитным расцепителем на ток до
100 А К равен 1,4, а на ток более 100 А— 1,25.
§ 71. Проверка состояния
пробивных предохранителей
В установках напряжением до 1000 В с изолированной ней-
тралью ставят пробивные предохранители, которые в случае
пробоя с обмоток высшего напряжения на обмотки низшего на-
пряжения в трансформаторах пробиваются, обеспечивая соедине-
ние последних с землей. Исправность пробивных предохраните-
лей проверяют предварительным осмотром (целость фарфора,
резьбовых соединений, качество заземления). Разрядные поверх-
ности электродов должны быть чистыми и гладкими, без заусен-
цев и подгаров, слюдяная прокладка должна иметь общую тол-
щину, указанную в табл. 30, причем отверстия в слоях много-
слойной прокладки должны совпадать. Сопротивление изоляции,
измеренное мегомметром на напряжение 250 В у исправного пре-
дохранителя, должно быть не менее 5 МОм.
Таблица 30
Основные данные пробивных предохранителей ПП-А/3
Номинальное напряжение защищаемой сети, В Исполнение Пробивное напряжение, В Толщина слюдяной прокладки, мм
220—380 I 351—500 0,08—0,02
500—660 II 701—1000 0,21—0,03
Для испытания пробивного предохранителя собирают схему
(рис. 218) и поднимают напряжение до пробоя предохранителя.
Балластное сопротивление вы-
бирают величиной 5—10 кОм,
чтобы ограничить ток при про-
бое предохранителя и избежать
подгорания разрядных поверх-
ностей. Если пробивное напря-
жение соответствует данным
Рис. 218. Схема измерения напряжения
пробоя пробивного предохранителя
табл. 30, то после снижения
подводимого напряжения его
335
снова поднимают до 0,75 [7Пр. В случае отсутствия пробоя при этом
напряжении испытание заканчивают и измеряют сопротивление
изоляции пробивного предохранителя. При значительном снижении
сопротивления изоляции (более чем на 30%) по сравнению с пер-
вым замером предохранитель нужно разобрать, прочистить подго-
ревшие разрядные поверхности и снова провести испытание в пол-
ном объеме.
Контрольные вопросы
1. Где используют заземляющие устройства и как их разделяют по назна-
чению?
2. На каком принципе работают защитное заземление и зануление?
3. Дайте определение шаговому напряжению и напряжению прикосновения.
4. В чем опасность выноса потенциала от заземленного оборудования и
подведения нулевого потенциала к этому оборудованию?
5. Почему недопустимо в одном помещении применять одновременно за-
щитное заземление для одного оборудования и зануление для другого?
6. Какой объем работ необходимо выполнять при наладке заземляющего
устройства?
7. Как измерить сопротивление заземлителя прибором МС-08 и методом
амперметра и вольтметра?
8. Как проверяют сеть защитного заземления?
9. Для чего и как измеряют сопротивление петли фаза-нуль в сетях напря-
жением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью?
Глава XV НАЛАДКА ВТОРИЧНЫХ АППАРАТОВ
И ПРИБОРОВ
§ 72. Осмотр вторичных аппаратов и приборов
Тщательный осмотр вторичных аппаратов и приборов позво-
ляет опытному наладчику определить степень пригодности про-
веряемого аппарата или прибора к работе, установить объем
ремонтных работ, обеспечив тем самым быстрое и качественное
их выполнение. При осмотре необходимо обеспечить хорошее
освещение проверяемого аппарата или прибора. В ряде случаев
для этого удобно пользоваться переносными светильниками с
пружинными держателями или со струбцинами, предназначен-
ными для освещения при фотографировании.
Сначала выполняют внешний осмотр проверяемого аппарата
или прибора и устанавливают соответствие проверяемого прибора
проекту, проверяют наличие пломб, отсутствие внешних механи-
ческих повреждении (вмятин, сколов, трещин), плотность при-
легания крышки к основанию, целость стекол (если они имеются)
и плотность их прилегания к крышке. Очищают крышку, основа-
ние, контактные детали (шпильки, колки, ламели) и крепежные
детали от грязи и пыли. Проверяют надежность крепления про-
веряемого аппарата или прибора к панели и внешние контакт-
ные соединения: осматривают места паек и сварок, прожимают
контактные винты, подтягивают колки и шпильки (при подтяжке
колков и шпилек следует обращать внимание на то, чтобы не
проворачивались втулки, запрессованные в основание, и не на-
рушались внутренние контактные соединения). В аппаратах,
бывших в эксплуатации, плохие контакты можно обнаружить по
признакам, связанным с их перегревом (характерное потемнение
контактных элементов, нарушение лакокрасочного покрытия, под-
горание изоляции, соприкасающейся с контактным соединением,
характерный запах изоляции, подвергавшейся сильному перегре-
ву, и т. д.).
Далее устанавливают, как обеспечены условия для хорошей'
изоляции токовёдущих частей:
при заднем монтаже и подключении на шпильки и колки
должны быть надеты изолирующие полихлорвиниловые трубки,
если расстояние между шпильками и краем отверстий в метал-
лической панели, через которые проходят шпильки и колки,,
меньше 4—5 мм;
при переднем монтаже и подключении под зажимами на па-
нели должны быть установлены изолирующие прокладки;
во всех случаях расстояние между металлической панелью и
любой токоведущей неизолированной деталью аппарата или при-
бора должно быть не менее 3—5 мм.
Необходимо обращать также внимание на качество обработки
52 Заказ 333
337
панелей (отсутствие заусенцев и острых краев в отверстиях,
через которые проходят шпильки или колки, наличие изоляцион-
ных втулок и рамок в отверстиях, через которые проходят про-
вода при заднем монтаже и переднем подключении).
После внешнего осмотра приступают к внутреннему осмотру.
Если осмотру подлежат аппараты или приборы, установленные
на панелях, крышки снимают не одновременно, а поочередно, по
мере перехода от одного аппарата или прибора к другому.
При внутреннем осмотре проверяют целость всех деталей
аппарата или прибора, очищают их от грязи и пыли мягкой чис-
той тряпочкой, щеткой или пылесосом, проверяют надежность
всех контактных и крепежных деталей. Для аппаратов и прибо-
ров, бывших в эксплуатации, по указанным выше признакам
проверяют, не подвергались ли отдельные детали и контактные
соединения перегреву. Проверяют отсутствие видимых обрывов
и повреждений изоляции проводов внутреннего монтажа (наличие
обрывов, скрытых изоляцией, и нарушение контакта в месте при-
соединения можно установить, пошевеливая проводник пинце-
том) .
При осмотре электромеханических элементов вторичных
устройств особое внимание следует обращать на состояние меха-
низма в целом, а также отдельных узлов и входящих в их состав
кинематических цепей, звеньев и деталей.
Далее проверяют плавность хода механизма при приведении
его в действие от руки, балансировку отдельных деталей, отсут-
ствие поперечного и значительного продольного люфта осей и
валиков (продольный люфт для большинства электромеханиче-
ских аппаратов не должен превышать 0,2—0,5 мм).
Большое внимание нужно уделять осмотру осей, валиков, кер-
нов и подпятников, поскольку даже незначительные повреждения
этих деталей могут привести к отказу в работе соответствующих
аппаратов.
Проверяют состояние разрывных и скользящих контактов1
чистоту, отсутствие подгаров и деформации. Устанавливают
правильность регулировки контактов: угол подхода подвижных
контактов к неподвижным, совместный ход контактов (вжим),
давление (устанавливается при помощи граммометра), отсутст-
вие заедания, одновременность замыкания и размыкания всех
замыкающих и размыкающих контактов реле и блок-контактов
аппаратов.
О неисправности механизма можно судить по некоторым
электрическим' величинам, характеризующим работу данного
аппарата или прибора. Например, значительное отклонение (бо-
лее 5—10%) величины срабатывания и возврата реле по сравне--
нию с заданными величинами, большой ток начала работы (ток,
при котором начинает вращаться диск) реле РТ-80 и РТ-90
(больше 20% тока уставки), наличие самохода по току и напря-
жению в электрических счетчиках и реле мощности, большой
разброс показаний электроизмерительных приборов и т. п. По-
338
этому можно рекомендовать при осмотре измерять некоторые
эл<!ртрические величины, характерные для нормальной работы
проверяемого аппарата или прибора.
Г)ри осмотре магнитных элементов вторичных устройств осо-
бое внимание следует обращать на состояние магнитопровода
(отсутствие коррозии, качество шихтовки, целость изоляции
между отдельными листами магнитопровода и стяжных шпилек
и др.). Кроме того, проверяют отсутствие повреждения обмоток
и выводов от них, а также в аппаратах и приборах, бывСпих
в эксплуатации, отсутствие следов перегрева (изменение цвета,
вытекание изоляции и др.).
Качество магнитопровода и отсутствие короткозамкнутых вит-
ков в обмотках можно проверить, сняв вольт-амперную характе-
ристику на переменном токе или замерив ток холостого хода
при нормальном напряжении.
При осмотре электронных элементов вторичных устройств-
(электронных ламп, ионных и полупроводниковых приборов) сле-
дует обращать внимание на состояние выводов, особенно в месте
их выхода из соответствующего прибора. Для полупроводниковых
приборов, особенно мощных, нужно проверить условия их охлаж-
дения: состояние естественных теплоотводов (например, метал-
лического шасси) и специальных теплоотводов, отсутствие близко
расположенных элементов, являющихся источниками тепла (си-
ловые трансформаторы, резисторы), и др.
§' 73. Проверка правильности монтажа,
состояния изоляции и контактных соединений
Проверка правильности монтажа заключается в проверке
соответствия действительных электрических соединений схеме
внутренних соединений проверяемого аппарата или прибора. При
проверке на месте установки следует убедиться в правильности
подключения проверяемого аппарата или прибора по схеме того
вторичного устройства, в состав которого он входит. В общем
случае проверку правильности монтажа можно выполнять любым
из способов, описанных ранее. Однако наиболее приемлемым
следует признать способ измерения сопротивления, приведенный
в § 39. При этом лучше пользоваться ампервольтомметром или
вольтомметром. Во-первых, такой прибор входит в состав при-
боров, которые требуются для электрических испытаний и -изме-
рений аппаратов, и всегда имеются в наличии. Во-вторых, не-
большое напряжение встраиваемой в этот прибор батарейки
(порядка 1,5—3 В на пределе XI, при котором проверяют цепи)
исключает возможность повреждения элементов, рассчитанных
на небольшое напряжение (преимущественно полупроводниковых
приборов), входящих в состав проверяемых вторичных приборов
и аппаратов. В-третьих, одновременно с проверкой правильности
монтажа можно проверить исправность многих элементов (кон-
денсаторов, сопротивлений, катушек индуктивностей, трансформа-
22
339
торов, полупроводниковых приборов и др.)» входящих в проверяе-
мый прибор или аппарат. /
Проверку состояния изоляции и контактных соединений вы-
полняют способами, рассмотренными ранее. При этом следует
иметь в виду, что для различных вторичных аппаратов и прибо-
ров предусмотрены различные нормы испытательных напряжений.
Поэтому все элементы, не рассчитанные на то испытательное
напряжение, которое предполагается приложить к проверяемому
прибору или аппарату при данной схеме испытания, должны быть
-отсоединены или закорочены (зашунтированы выводы этих эле-
ментов). Особенно надо обращать внимание на полупроводнико-
вые приборы, электролитические конденсаторы и слаботочную
аппаратуру телефонного типа.
§ 74. Проверка состояния
отдельных элементов [деталей)
вторичных аппаратов или приборов
Эта проверка сводится к осмотру, проверке на целость рези-
сторов, обмоток и измерению характерных параметров отдельных
элементов (деталей), входящих в проверяемый аппарат или при-
бор.
Техника осмотра подробно разобрана в § 73 настоящей главы.
Проверку на целость лучше всего выполнять омметром или аво-
метром, измеряя сопротивление проверяемой детали.
Для исправных сопротивлений величина измеренного сопро-
тивления будет близка к его номинальному значению.
Для обмоток различных аппаратов и приборов, не имеющих
обрывов, измеренные сопротивления будут сравнительно неболь-
шими (от долей ома до нескольких тысяч ом).
Для непробитых конденсаторов и нормально открытых кон-
тактов реле и других аппаратов характерно большое сопротивле-
ние (стрелка прибора установится около деления оо). Следует
иметь в виду, что при проверке конденсаторов большой емкости
(0,1 мкФ и более) прибор в первый момент может показать не-
большое сопротивление, но по мере зарядки конденсатора сопро-
тивление, показываемое прибором, будет увеличиваться и, на-
конец, достигнет очень большой величины. При проверке элек-
тролитических конденсаторов прибор следует включать, соблюдая
-полярность выводов конденсатора.
При проверке нормально замкнутых контактов прибор по-
кажет очень маленькое сопротивление (стрелка прибора устано-
вится около деления 0).
Проверка исправности электронных ламп и ионных приборов
(с накальным катодом) ограничивается определением целости
нити накала и отсутствием короткого замыкания между электро-
дами. Поэтому стрелка прибора при измерении сопротивления
между выводами от нити накала покажет сопротивление до не-
скольких десятков ом, а при измерении сопротивления между
.340
выводами от любой пары электродов или между выводом от
любого электрода и корпусом (если этот электрод по конструк-
ций не соединен с корпусом) стрелка прибора установится про-
тив деления оо.
Исправность полупроводниковых приборов определяется в
первую очередь целостью электронно-дырочных переходов и кон-
тактных соединений между выводами и соответствующими слоя-
ми полупроводникового прибора. Поэтому сопротивление между
любой парой выводов полупроводникового прибора при одной
полярности источника будет достаточно большим (от нескольких
десятков до нескольких сотен килоом в зависимости от типа при-
бора), а при другой полярности — сравнительно небольшим (в
пределах от нескольких единиц до нескольких десятков ом).
Одинаковый порядок сопротивления электронно-дырочного
перехода при разных полярностях источника указывает на то,
что этот переход поврежден. Если стрелка прибора (омметра
или авометра) устанавливается против деления оо, можно пред-
положить нарушение контактного соединения между одним из
выводов и соответствующим слоем проверяемого полупроводни-
кового прибора.
Измерение характерных параметров различных элементов
(деталей), входящих в проверяемый аппарат пли прибор,— до-
вольно сложная задача. Поэтому рассмотрим только вопросы
определения отдельных характерных параметров некоторых дета-
лей наиболее простыми средствами.
Основным параметром резисторов является величина сопро-
тивления. Соответствующие параметры дросселей и конденсато-
ров, индуктивность L и емкость С, можно измерить специальными
приборами, например мостом RLC, или косвенно, измеряя сопро-
тивление z переменному току вольтметром и амперметром (мето-
дика измерения описана в гл. V), а затем высчитать по форму-
лам: _____
с 1 ]Лг2 —г2
2л/л ’ 2л/
где С—емкость, Ф; L — индуктивность, Г; f—частота, Гц; г —
сопротивление дросселя постоянному току, Ом.
Большие емкости (0,1 мкФ и более) и индуктивности (0,01 Г
и более) можно измерять при промышленной частоте 50 Гц, а
малые —при повышенной частоте 400—1000 Гц, питая измери-
тельную цепь от достаточно мощного генератора звуковой час-
тоты.
Измерять емкость, как было указано в предыдущем пара-
графе, можно при помощи авометра. Рассмотренные способы
неприменимы для измерения емкости электролитических конден-
саторов. Для этого служат специальные приборы, которыми из-
меряют емкости при подведении к конденсатору постоянного
напряжения. Если такой прибор отсутствует, можно воспользо-
ваться простейшим способом проверки электролитических конден-
саторов — «на искру».
341
Для этого закорачивают предварительно заряженный конденсй-
тор и наблюдают искру, сопровождающую разряд конденсатора.
Чем больше емкость годного конденсатора, тем ярче искра
и громче звук, сопровождающий разряд. Сравнивая разряд про-
веряемого конденсатора с разрядом конденсатора, емкость кото-
рого известна, можно очень грубо оценить и величину емкости
проверяемого конденсатора.
Для магнитных элементов (трансформаторов, дросселей, маг-
нитных усилителей и др.), содержащих магнитопровод, характер-
ными показателями являются их вольт-амперная характеристика
и соотношение витков отдельных катушек, находящихся на
общем магнитопроводе (коэффициент трансформации). Снятие
вольт-амперных характеристик рассмотрено в гл. V. Соотношение
между числом витков разных обмоток на одном общем магнито-
проводе находят по результатам измерения напряжений на этих
обмотках при подведении к одной из них переменного напря-
жения. При этом, как известно,— Имеются также спе-
ш2 С2
циальные приборы для определения числа витков в катушках и
проверки наличия в них короткозамкнутых витков. Однако для
пользования этими приборами соответствующие катушки необхо-
димо снимать с проверяемого аппарата или прибора, что не
всегда возможно или целесообразно.
Рассмотрим более подробно испытания полупроводниковых
диодов и триодов.
Полярность полупроводникового диода несложно определить,
зная полярность прибора, предназначенного для измерения со-
противления (омметра, авометра). Показания прибора будут
соответствовать при одинаковой полярности с диодом прямому,
а при неодинаковой обратному сопротивлению проверяемого
диода постоянному току. У исправного диода обратное сопротив-
ление значительно превышает прямое. Следует иметь в виду, что
' пользоваться авометром или омметром для испытания сверх-
высокочастотных и туннельных диодов нельзя, поскольку для
первых допустимое обратное напряжение меньше 1 В, а для вто-
рых равно нулю в то время, как напряжение авометров и оммет-
ров при измерении сопротивлений на пределах X1 больше 1 В
(1,3—1,5 В).
При испытании полупроводниковых триодов подключают один
зажим омметра на пределе XI к базе триода, а другой — пооче-
редно к эмиттеру и коллектору. Если к базе исправного р-п-р~
триода подключен положительный полюс омметра, при обоих
измерениях сопротивление будет порядка 0,1—5 МОм (в зависи-
мости от типа триода). При этом следует иметь в виду, что
обратное сопротивление эмиттерного перехода обычно бывает
больше, чем коллекторного. При изменении полярности (к базе
подключен отрицательный зажим омметра) оба измерения дадут
сопротивление порядка нескольких единиц или десятков ом.
Подключая положительный полюс омметра к эмиттеру, а от-
342
рицательный — к коллектору, при исправном триоде получают
сопротивление от 1 до 10 МОм. При перемене полярности прибор
покажет большее значение сопротивления. По результатам таких
измерений можно установить, какой из электродов является
эмиттером, а какой коллектором. Эмиттером является тот элек-
трод, при приложении к которому положительного полюса оммет-
ра получают меньшее значение сопротивления, чем то, которое
показывает прибор при подключении отрицательного полюса
омметра к тому же электроду.
Следует иметь в виду, что у диффузион-
ных триодов вывод базы располагают меж-
ду выводами коллектора и эмиттера, ближе
к эмиттеру, а у дрейфовых триодов вывод
коллектора припаян к корпусу прибора, а
вывод эмиттера обозначен красной или бе-
лой меткой (точкой). При испытании дрей-
фовых триодов нельзя допускать, чтобы об-
ратное напряжение, приложенное к эмит-
терному переходу, было больше 1 В.
Важным параметром полупроводнико-
вого триода является обратный ток коллек-
тора, который при напряжении в несколько
вольт и нормальной температуре (комнат-
ной) у маломощных триодов не должен пре-
вышать 10—30 мкА (для хороших экземпля-
ров до 1—5 мкА), а у мощных триодов мо-
жет достигать десятых долей миллиампера.
Рис. 219 Измерение
коэффициента усиления
полупроводникового
триода
Другим параметром, определяющим работоспособность полупро-
водникового триода, является коэффициент усиления р в схеме с об-
щим эмиттером. Измерить коэффициент усиления можно с достаточ-
ной точностью по схеме, показанной на рис. 219, где сопротивление
г=1,5 кОм, а напряжение источника питания 1,5 В. При этом
Р= 10/ (7 —сила тока, мА). При измерении сначала собирают цепь:
эмиттер проверяемого триода — источник — сопротивление — база
проверяемого триода и только после этого подключают миллиампер-
метр между источником и коллектором проверяемого триода.
, При некотором навыке и пользовании одним и тем же прибором
(авометром, омметром) можно оценить коэффициент усиления по ре-
зультатам измерения обратного сопротивления г1 коллектора отно-
сительно базы (вывод эмиттера остается свободным) и сопротивление
г2 коллектора относительно эмиттера (положительный полюс под-
ключают к эмиттеру, а базу оставляют свободной). При этом коэф-
фициенты усиления аир будут равны:
1 ni.
п=1------
П2
Р ;1 —«1/Пг
где пг и н2 — количество делений по любой линейной шкале прибора
343
(например, по шкале для измерения силы тока или напряжения)
при подключении его по схеме измерения сопротивлений.
Таким образом, фактически измеряют ток в сравнительных еди-
ницах в цепи гх и г2.
§ 75. Проверка электрических характеристик
Характеристикой аппарата или прибора называют функциональ-
ную зависимость между отдельными взаимосвязанными величинами,
наиболее характерными для работы проверяемого аппарата или
прибора. В простейшем случае эту зависимость устанавливают для
двух величин. Примерами таких характеристик могут служить
анодно-сеточные характеристики трехэлектродных ламп, выражающие
зависимость между силой анодного тока и напряжением на сетке
при заданном анодном напряжении, или выходные характеристики
полупроводниковых триодов в схеме с общим эмиттером, выражаю-
щие зависимость силы коллекторного тока от коллекторного напря-
жения при заданном токе базы, зависимость между силой тока
в рабочей обмотке магнитного усилителя и силой тока в обмотке
управления, зависимость времени работы максимального токового
реле от силы протекающего через него тока и т. д.
Во многих случаях работа соответствующего аппарата или при-
бора определяется тремя взаимосвязанными величинами. Тогда
имеют дело с несколькими характеристиками, называемыми семей-
ством характеристик, каждая из которых показывает зависимость
между двумя величинами, в то время как значение третьей вели-
чины устанавливается и поддерживается неизменным.
Основными характеристиками наиболее распространенных элек-
тромеханических аппаратов являются зависимость выходной вели-
чины от входной (в простейшем случае, например для реле, эта
зависимость сводится к двум значениям величин срабатывания и
возврата входной величины, поскольку 'выходная величина опреде-
ляется параметрами соответствующей цепи, обычно неизменными)
и зависимость времени действия этих аппаратов от значения вход-,
ной величины.
Основной характеристикой магнитных и электронных аппаратов
и приборов, являющихся по существу нелинейными сопротивлениями,
является зависимость между приложенным напряжением и силой
тока, называемая вольт-амперной характеристикой. Для неуправ-
ляемых аппаратов и приборов (дросселей, диодов и др.) получают
единичную характеристику, а для управляемых (магнитных усили-
телей, полупроводниковых триодов, тиристоров и др.) — семейство
характеристик.
Рассмотрим, как снимают характеристики некоторых видов элек-
тронных приборов.
Диоды. Собрав испытательную схему, показанную на рис. 220, а,
и поддерживая неизменным напряжение накала (обычно номиналь-
ное), увеличивают ступенями напряжение между анодом и катодом.
344
Рис. 221. Снятие характеристик лампового триода:
схема, б — сеточные характеристики, в — анодные характеристики
измеряя на каждой ступени анодное напряжение и силу анодного
тока.
Следует установить число ступеней: 2—3 в начале характери-
стики (участок кривой ОА, рис. 220, б), 2—3 середине характери-
стики (участок кривой АВ) и 2—3 в конце характеристики (после
точки В), когда наступает насыщение. На рис. 220, в показано семей-
ство характеристик, снятых при разных напряжениях накала.
Рис. 222. Снятие характеристик полупроводникового триода:
а — схема» б — выходные характеристики, в — характеристики прямой
передачи по току
Триоды. Собрав испытательную схему, показанную на рис. 221,а
и установив номинальное напряжение накала, изменяют напряжение
на сетке и при номинальном анодном напряжении снимают харак-
теристику la—f(Uc). Изменяют (уменьшают на 10%) анодное напря-
жение и снимают другую характеристику и так далее, пока не
будет снято все необходимое семейство характеристик (рис. 221,6).
Для каждой характеристики следует замерить силу анодного тока
и напряжение на сетке в 10—12 точках (2—3 в начале характери-
стики, 5—6 в средней линейной ее части и 2—3 в конце).
Анодную характеристику Ia=f(UA снимают, изменяя ступенями
анодное напряжение и измеряя на каждой ступени силу анодного
тока и анодного напряжения (как это делают для диодов).
346
Для каждой из семейства анодных характеристик (рис. 221, в)
поддерживают определенное напряжение на сетке. По анодной ха-
рактеристике нетрудно определить внутреннее сопротивление лампы
г=Л£а
ДД’
.а по сеточной характеристике находят коэффициент усиления
Д1/а
ц=------.
Г Д17с
При определении внутреннего сопротивления и коэффициента
усиления (или крутизны характеристики) S=-следует пользо-
ваться соответствующими данными, взятыми по средней части ха-
рактеристики. Обычно при снятии характеристик следует выбирать
такие анодные и сеточные напряжения, которые имеют место в ра-
бочем режиме и при колебаниях рабочего режима для данных ламп
и при отсутствии сеточных токов.
Полупроводниковые триоды. Схема, показанная на рис. 222,
позволяет снимать основные характеристики триодов, работающих
по схеме с общей базой: выходную (зависимость силы тока коллек-
тора /к от коллекторного напряжения UK при заданном токе эмит-
тера /э) и прямой передачи по току (зависимость силы коллектор-
ного тока /к от силы тока эмиттера /э при заданном коллекторном
напряжении UK). Собрав схему, в первом случае при каждом из
нескольких значений силы тока эмиттера, измеряемого миллиампер-
метром, ступенями (6—8 ступеней), изменяя напряжение на коллек-
торе и замеряя соответствующие коллекторные напряжения и силу
тока, снимают семейство выходных характеристик. Во втором слу-
чае, установив номинальное коллекторное напряжение и изменяя
ступенями силу тока эмиттера и измеряя соответствующие токи
коллектора, снимают характеристику прямой передачи по току.
Надежный и часто применяемый способ проверки исправности
отдельных деталей заключается в том, что проверяемую деталь
устанавливают вместо заведомо ис-
правной такой же детали в каком-
либо действующем устройстве и, если
это устройство при замене будет
работать нормально, можно сделать
вывод о том, что проверяемая де-
таль пригодна.
На этом принципе построено мно-
го приборов, позволяющих проверять
отдельные детали. Так, на рис. 223
приведена схема устройства для про-
верки полупроводниковых триодов
и оценки их работы в генераторном
режиме. Устройство представляет
собой генератор низкой частоты с
Гр
Рис. 223. Устройство для испыта-
ния полупроводниковых триодов
и оценки их работы в генераторном
режиме:
I—III — обмотки; Т — триод, Л — лам .
па, Тр — трансформатор
3471
трансформаторной связью, работа которого определяется проверяе-
мым полупроводниковым триодом Т. При хорошем качестве триода
генерируемое напряжение будет достаточно большим, чтобы неоновая
лампочка Л загорелась. Если измерять напряжение на обмотке II
трансформатора Тр вольтметром, можно более тщательно контро-
лировать качество полупроводниковых триодов.
Проверку вторичных приборов и аппаратов заканчивают на-
стройкой их на определенные значения управляющих величин (рабо-
чие уставки), при которых они должны нормально действовать.
Результаты заносят в протоколы испытаний.
На конкретных примерах ниже приводится описание методики
и техники выполнения проверки некоторых из наиболее распростра-
ненных вторичных аппаратов.
Контрольные вопросы
1. Как следует осматривать вторичные аппараты и на что при этом необ-
ходимо обращать внимание?
2. По каким признакам судят о годности сопротивлений, обмоток и кон-
денсаторов и других вторичных приборов прн проверке их на целость ом-
метром?
3. Как проверить электрический конденсатор при отсутствии соответствую-
щих приборов?
4. Как проверить полупроводниковый диод и триод омметром?
5. Начертите схему и опишите процесс снятия характеристик триода.
ЛИТЕРАТУРА
Брандт А. А., Р ж е в к и н К. С. Техника монтажа и налаживание
радиосхем. М., Изд-во МГУ, 1966.
В а вин В. Н. Трансформаторы тока. М., «Энергия», 1966.
В а в и н В. Н. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи. М.,
«Энергия», 1967.
В а сильев С. Е. и др. Справочник по наладке электроустановок и
электроавтоматики. Киев, «Наукова думка», 1966.
Камнев В. Н. Монтаж и обслуживание вторичной коммутации. М.,
«Высшая школа», 1969.
Любарев Е. А. Наладка электродвигателей постоянного тока. М., «Энер- .
гия», 1970.
Мусаэлян Э. С. Наладка электрооборудования электростанций и под-
станций. М„ «Энергия», 1966.
Урин В. Д. Наладка магнитных усилителей. М., «Энергия», 1967.
Правила устройства электроустановок. М., «Энергия», 1966.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.,
«Энергия», 1974.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение.......................................................... 3
Глава I. Общие сведения об электроустановках...................... 5
§ 1. Основные понятия и определения ................. 5
§ 2. Напряжения электротехнических установок « . . , 9
§ 3. Изображение электроустановок на чертежах ... 9
§ 4. Электрические сети.................... . , 15
§ 5. Распределительные устройства.....................21
§ 6. Аппараты распределительных устройств напряжением
выше 1000 В...................................... 24
§ 7. Вторичные приборы и аппараты.....................41
§ 8. Вторичные цепи ........... 53
Глава II. Монтаж электроустановок............................. . 76
§ 9. Организационные принципы ведения монтажных работ 76
§ 10. Планирование электромонтажных работ , , 79
§ 11. Производство электромонтажных работ . , 89
Глава III. Общие сведения о пусконаладочных работах . . . , 97
§ 12. Задачи и структура наладочной организации ... 97
§ 13. Организация наладочного участка при монтажном уп-
равлении ...............................................99
§ 14. Материально-техническое оснащение наладочного уча-
стка ..................................................101
§ 15. Основные критерии состояния электрооборудования . 104
§ 16. Техника безопасности при проведении наладочных работ 105
Глава IV. Измерение силы тока, напряжения и мощности в электриче-
ских цепях........................................................111
§ 17. Выбор измерительных приборов и включение их в про-
веряемую электрическую цепь............................111
§ 18. Характеристика переносных показывающих электроиз-
мерительных приборов общего назначения для измере-
ния напряжения, силы тока и мощности . . . . 112
§ 19. Измерения в высокоомных цепях....................125
• § 20. Измерения в низкоомных цепях . ...... 131
§ 21. Измерение силы тока без разрыва проверяемой цепи . 132
§ 22. Измерение мощности переменного тока..............136
Глава V. Измерение сопротивлений 144
§ 23. Общие сведения...................................144
§ 24. Измерение сопротивлений на постоянном токе . . , 147
§ 25. Измерение сопротивлений на переменном токе . . . 158
Глава VI. Проверка временных характеристик.........................162
§ 26. Общие сведения...................................162
§ 27. Измерение времени действия электрических аппаратон 162
§ 28. Определение временных характеристик медленно проте-
кающих процессов........................................ . 168
§ 29. Определение временных характеристик быстро проте-
кающих пропессов . . 170
Глава VII. Испытание электрических контактов 180
350
§ 30. Внешний осмотр контактов.............................180
§ 31. Основные показатели качества контактных соединений 181
§ 32. Приборы и приспособления для проверки качества
контактов..................................................182
Глава VIII. Испытание изоляции , , , .....................187
§ 33. Общие сведения . .................................187
§ 34. Методы определения степени увлажнения изоляции . 189'
§ 35. Измерение диэлектрических потерь для определения
СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ.........................................196
§ 36. Испытание изоляции повышенным напряжением . . 198
Глава IX. Наладка электрических цепей................................ 213
§ 37. Общие сведения....................................t 213
§ 38. Ознакомление со схемами, проектной и заводской доку-'
ментацией..................................................214
§ 39. Проверка правильности монтажа электрических цепей 216
§ 40. Проверка взаимодействия элементов электрических
цепей......................................................226
§ 41. Оборудование, используемое при проверке электриче-
ских цепей.................................................230
§ 42. Пусковое опробование электрических цепей . . . 236
Глава X. Испытание электрических машин и силовых трансформаторов 245
§ 43. Общие сведения ......................................245
§ 44. Измерение зазоров, вибрации изоляции подшипников и
термодетекторов электрических машин........................246
§ 45. Измерение активных и индуктивных сопротивлений
электрических машин........................................247
§ 46. Измерение полных сопротивлений обмоток электриче-
ских машин.................................................250
§ 47. Снятие характеристик холостого хода и короткого за-
мыкания ................................................ 250 ч
§ 48. Проверка механических характеристик электродвигателей 258
§ 49. Измерение коэффициента трансформации трансформа-
торов .....................................................267
§ 50. Определение группы соединения трехфазных трансфор-
маторов ...................................................269
§ 51. Проверка правильности работы переключающих уст-
ройств для регулирования напряжения под нагрузкой 271
§ 52. Определение возможности включения трансформатора
в работу без ревизии активной части и подъема коло-
кола, а также без сушки (пли подсушки) .... 274
§ 53. Пусковое опробование электрических машин и транс-
форматоров ................................................282
Глава XI. Испытание коммутационных аппаратов ...... 287
§ 54. Общие сведения........................................287
§ 55. Измерение сопротивлений...............................287
§ 56. Проверка временных характеристик......................288
§ 57. Проверка работы приводов коммутационных аппаратов 294
Глава XII. Проверка и испытание аппаратов для защиты электроуста-
новок от сьерхтоков и перенапряжений ...... 298
§ 58. Общие сведения..................................... 298
§ 59. Испытание вентильных разрядников ..... 298
§ 60. Испытание конденсаторов . 302
§61. Испытание сухих реакторов....................' . 304
§ 62. Проверка и испытание предохранителей .... 305
Глава XIII. Наладка кабельных линий . .................................306
§ 63. Общие сведения..................................... 306
§ 64. Испытание кабельных линий ...........................307
351
§ 65. Отыскание места повреждения б кабельных линиях . 309
§ 66. Прожигание кабелей..................................317
Глава XIV. Испытание заземляющих устройств.....................321
§ 67. Общие сведения......................................321
§ 68. Измерение сопротивлений заземлителей .... 325
§ 69. Проверка заземляющей сети.........................330
§ 70. Измерение сопротивления петли фаза-нуль .... 333
§ 71. Проверка состояния пробивных предохранителей . . 335
Глава XV. Наладка вторичных аппаратов и приборов......................337
§ 72. Осмотр вторичных аппаратов и приборов .... 337
§ 73. Проверка правильности монтажа, состояния изоляции
и контактных соединений...................................339
§ 74. Проверка состояния отдельных элементов (деталей)
вторичных аппаратов или приборов ...... 340
§ 75. Проверка электрических характеристик .... 344
Литература............................................................349
Оглавление , „............................................... , 350
Камнев Виктор Николаевич
ПУСКОНАЛАДОЧНЫЕ РАБОТЫ
ПРИ МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
И. Б. № 812
Редактор М. В. Золоева
Художник В. М. Аладьев
Художественный редактор Т. В. Панина
Технический редактор Н. А. Битюкова
Корректор Г. А. Чечеткина
Т—20700. Сдано в набор 26/V 1976 г. Подп. к печати 13/XII 1976 г.
Формат 60X90‘/i6. Бум. тип. № 3. Объем 22 печ. л. Усл. п. л. 22. Уч.-изд. л. 23,98.
Изд. № ЭГ — 269. Тираж 30 000 экз. Заказ № 333. Цена 65 коп.
План выпуска литературы издательства
«Высшая школа» (профтехобразование) на 1977 г. Позиция № 43
Издательство «Высшая школа», Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14
Типография изд-ва «Уральский рабочий», г. Свердловск, просп. Ленина, 49.