Краткое описание назначения, критериев выбора и принципы работы частотного преобразователя, как устройства управления асинхронным электродвигателем.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором есть сейчас самым массовым и надежным устройством для привода разных автомобилей и механизмов. Но у каждой медали имеется и обратная сторона.

Два главных недочёта асинхронного двигателя – это невозможность несложной регулировки скорости вращения ротора, большой пусковой ток - в пять, семь раз превышающий номинальный. В случае если применять лишь механические устройства регулирования, то указанные недочёты приводят к громадным энергетическим утратам и к ударным механическим нагрузкам. Это очень отрицательно сказывается на сроке работы оборудования.

Частотный преобразователь

в достигнутом результате исследовательских работ в этом направлении появился новый класс устройств, разрешивший решить эти неприятности не механическим, а электронным методом.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в несколько раз. Он снабжает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота.

Частотный преобразователь дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную изменение и задачу условий работы всей совокупности.

Принцип работы частотного преобразователя

Преобразователи частоты с ШИМ являются инвертором с двойным преобразованием напряжения. Сперва сетевое напряжение 220 либо 380 В выпрямляется входным диодным мостом, потом сглаживается и фильтруется посредством конденсаторов.

Это первый этап преобразования. На втором этапе из постоянного напряжения, посредством выходных мостовых и микросхем управления IGBT ключей, формируется ШИМ последовательность определенной скважности и частоты. На выходе частотного преобразователя выдаются пачки прямоугольных импульсов, но за счет индуктивности обмоток статора асинхронного двигателя, они интегрируются и преобразовываются наконец в напряжение близкое к синусоиде.

критерии выбора частотных преобразователей

частотный преобразовательВыбор по функциям Любой производитель пробует обеспечить себе конкурентное превосходство на рынке. Первое правило для обеспечения максимума продаж – это низкая цена. Исходя из этого производитель стремиться включить в собственный изделие лишь нужные функции. А остальные предлагает в качестве опций. Перед тем как приобрести частотный преобразователь, определитесь, какие функции вам нужны. Стоит выбирать тот прибор, что имеет большая часть нужных функций в базисном варианте.

По методу управления

Сходу отбрасывайте те преобразователи, которые не подходят по мощности, типу выполнения, перегрузочной способности и т.д. По типу управления, необходимо определиться, что выбрать, скалярное либо векторное управление.

Большая часть современных частотных преобразователей реализуют векторное управление, но такие частотные преобразователи дороже, чем частотные преобразователи со скалярным управлением.

Векторное управление позволяет более правильного управления, снижая статическую неточность. Скалярный режим лишь поддерживает постоянное соотношение между выходным выходной и напряжение частотой, но к примеру, для вентиляторов это достаточно.

По мощности

В случае если мощности оборудования приблизительно однообразны, то выбирайте преобразователи одной компании с мощностью по мощности большой нагрузки. Так вы обеспечите взаимозаменяемость и упростите обслуживание оборудования. Нужно, чтобы сервис центр выбранного частотного преобразователя был в вашем городе.

По сетевому напряжению

В любой момент выбирайте преобразователь с максимально широким диапазоном напряжений как вниз, так и вверх. Дело в том, что для отечественных сетей само слово стандарт может позвать лишь хохот через слезы. В случае если пониженное напряжение приведет, скорее всего, к отключению частотного преобразователя, то повышенное может привести к взрыву сетевых электролитических конденсаторов и входу прибора из строя.

По диапазону регулировки частоты

Частотный преобразователь Верхней предел регулировки частоты ответствен при применении двигателей с высокими номинальными рабочими частотами, к примеру для шлифовальных автомобилей ( 1000 Гц и более). Убедитесь, что диапазон частот соответствует вашим потребностям. Нижний предел определяет диапазон регулирования скорости привода. Стандарт – это 1:10. В случае если вам нужен более широкий диапазон, то выбирайте лишь векторное управление, запросите параметры привода у производителя. Даже заявленный предел от 0 Гц, не гарантирует бесперебойную работу привода.

По количеству входов управления

Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т.д.). Аналоговые входы нужны для ввода сигналов обратной связи (настройки и регулировки привода в ходе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от положения и цифровых датчиков скорости (энкодеров). Количество входов большое количество не бывает, но чем больше входов, тем сложнее совокупность возможно выстроить, и тем она дороже.

По количеству выходных сигналов

Дискретные выходы употребляются для выхода сигналов о разных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше либо ниже уровня, сигнал неточности ит.д.). Аналоговые выходы употребляются для построения сложных совокупностей с обратными связями. Советы по выбору подобны прошлому пункту.

Оборудование, благодаря которому вы будете руководить частотным преобразователем должно иметь ту же количество и шину входов выходов что и выбранный вами частотный преобразователь. Предусмотрите некий запас по выходам и входам для предстоящей модернизации.

по сроку гарантии

Срок гарантии косвенно разрешает оценить надежность частотного преобразователя. Конечно, необходимо выбирать частотный преобразователь с громадным сроком. Кое-какие производители оговаривают очень случаи поломок, которые не являются гарантийными. В любой момент шепетильно просматривайте документацию и взглянуть в интернете отзывы о производителях и моделях оборудования. Это окажет помощь верному выбору. Не жалейте денег на обучение персонала и качественный сервис.

Частотный преобразователь hyundai  на стенде

 

По перегрузочным свойствам

В первом приближении, мощность частотного преобразователя необходимо выбирать на 10-15% больше мощности двигателя. Ток преобразователя должен быть больше номинального тока двигателя и чуть больше тока вероятных перегрузок.

В описании на конкретный механизм в большинстве случаев показывают длительность и токи перегрузок их протекания. Просматривайте документацию! Это вас развлечет, и быть может, обезопасит от поломок оборудования в будущем. В случае если для привода свойственны еще и ударные (пиковые) нагрузки (нагрузки в течении 2-3 сек), то нужно выбрать преобразователь по пиковому току. Снова заберите запас 10%.

 

Преобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электричество одних параметров либо показателей качества в электричество с другими значениями параметров либо показателей качества. Параметрами электроэнергии могут являться напряжения и род тока, их частота, число фаз, фаза напряжения.

По степени управляемости преобразователи электроэнергии подразделяются на неуправляемые и управляемые. В управляемых преобразователях выходные переменные напряжение, ток, частота — могут регулироваться.

По элементной базе частотные преобразователи подразделяются на электромашинные (вращающиеся) и полупроводниковые (статические). Электромашинные преобразователи реализуются на базе применения электрических автомобилей и Сейчай находят довольно редкое использование в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными.

По характеру преобразования электричества силовые преобразователи подразделяются на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, преобразователи числа фаз напряжения переменного тока. Устройства бывают двухвазными и даже существует трехвазный частотный преобразователь.

Преобразователи электроэнергии

В современных автоматизированных электроприводах используются в большинстве случаев полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока.

Преимуществами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электричества, высокие быстродействие и КПД, громадные сроки работы, простота и удобство обслуживания при эксплуатации, много возможностей по реализации защит, сигнализации, тестирования и диагностирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования.

К тому же, для полупроводниковых преобразователей свойственны и определенные недочёты. К ним относятся высокая чувствительность полупроводниковых устройств к перегрузкам по току, скорости и напряжению их трансформации, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной напряжения сети и формы тока.

Выпрямителем именуется преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного (выпрямленного) тока.

Неуправляемые выпрямители не снабжают регулирование напряжения на нагрузке и выполняются на полупроводниковых неуправляемых устройствах односторонней проводимости — диодах.

Управляемые выпрямители выполняются на управляемых диодах — тиристорах и разрешают регулировать собственный выходное напряжение за счет соответствующего управления тиристорами.

Выпрямители могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивные выпрямители разрешают изменять полярность выпрямленного напряжения на собственной нагрузке, а нереверсивные — нет. По числу фаз питающего входного напряжения переменного тока выпрямители подразделяются на однофазные и трехфазные, а по схеме силовой части — на мостовые и с нулевым выводом.

Инвертором именуется преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Эти преобразователи употребляются в составе преобразователей частоты при питания электропривода от сети переменного тока либо в виде независимого преобразователя при питании электропривода от источника постоянного напряжения.

В схемах электроприводов громаднейшее использование нашли тока и автономные инверторы напряжения, реализуемые на тиристорах либо транзисторах.

Независимые инверторы напряжения (АИН) имеют твёрдую внешнюю чёрта, воображающую собой связь выходного между тока и напряжения нагрузки, благодаря чего при трансформации тока нагрузки их выходное напряжение фактически не изменяется. Тем самым инвертор напряжения по отношению к нагрузке ведет себя как источник ЭДС.

Независимые инверторы тока (АИТ) имеют «мягкую» внешнюю чёрта и владеют особенностями источника тока. Тем самым инвертор тока по отношению к нагрузке ведет себя как источник тока.

Преобразователем частоты (ПЧ) именуется преобразователь напряжения переменного тока стандартных напряжения и частоты в напряжение переменного тока регулируемой частоты. Полупроводниковые преобразователи частоты подразделяются на две группы преобразователи частоты с яркой связью и преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Лабораторный преобразователь частоты

Преобразователи частоты с яркой связью разрешают изменять частоту напряжения на нагрузке лишь в сторону ее уменьшения если сравнивать с частотой напряжения источника питания. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока не имеют аналогичного ограничения и находят более широкое использование в электроприводе.

Регулятором напряжения переменного тока именуется преобразователь напряжения переменного тока стандартных напряжения и частоты в регулируемое напряжение переменного тока той же частоты. Они могут быть одно- и трехфазными и применяют в собственной силовой части, в большинстве случаев, однооперационные тиристоры.

Регулятором напряжения постоянного тока именуется преобразователь нерегулируемого напряжения источника постоянною тока в регулируемое напряжение на нагрузке. В таких преобразователях употребляются силовые полупроводниковые управляемые ключи, трудящиеся в импульсном режиме, а регулирование напряжения в них является следствием модуляции напряжения источника питания.

Громаднейшее распространение взял широтноимпульсный метод модуляции, при котором изменяется продолжительность импульсов напряжения при неизменной частоте их следования.

веспер частотный преобразователь

Свойства и схема замещения электрической изоляции

Как мы знаем, термином «изоляция» в практике принято обозначать два понятия:

1) метод предотвращения образования электрического контакта между частями электрического изделия,

2) изделия и материалы из них, используемые для реализации данного метода.

испытания и Свойства электрической изоляцииЭлектроизоляционные материалы под действием приложенного к ним напряжения выявляют свойство проводить электрический ток. Не смотря на то, что значение проводимости электроизоляционных материалов на пару порядков ниже, чем у проводников, однако она играется значительную роль и во многом определяет надежность работы электротехнического изделия.

Под действием приложенного к изоляции напряжения через нее протекает ток, именуемый током утечки, изменяющийся во времени.

Для иллюстрации и изучения особенностей электрической изоляции ее принято воображать в виде некоей модели, именуемой схемой замещения (рис. 1), содержащей четыре параллельно соединенные электрические цепи. Первая из них содержит лишь конденсатор С1, именуемый геометрической емкостью.

Рис. 1. Схема замещения электрической изоляции

Наличие этой емкости обусловливает появление мгновенного броска тока, появляющегося при приложении к изоляции постоянного напряжения, затухающего фактически за пару секунд, и емкостного тока, проходящего через изоляцию при приложении к ней переменного напряжения. Геометрической эту емкость именуют вследствие того что она зависит от изоляции: ее размеров (толщины, протяженности и т. п.) и размещения между токоведущей частью А и корпусом (почвой).

Вторая цепь характеризует свойства изоляции и внутреннее строение, а также ее структуру, количество групп из параллельно соединенных резисторов и конденсаторов. Ток I2, протекающий по этой цепи, именуют поглощательным. Начальное значение этого тока пропорционально площади изоляции и обратно пропорционально ее толщине.

В случае если токоведущие части электротехнического изделия изолированы двумя, слоями изоляции и более (к примеру, изоляция катушки и изоляция провода), то в схеме замещения поглощательная ветвь представляется в виде двух и более последовательно соединенных групп из резистора и конденсатора, характеризующих особенности одного из слоев изоляции. В данной схеме рассматривается двухслойная изоляция, один слой которой замещен группой элементов из конденсатора С2 и резистора R1, а второй — С3 и R2.

Третья цепь содержит один резистор R3 и характеризует утраты в изоляции при приложении к ней постоянного напряжения. Сопротивление этого резистора, именуемое также сопротивлением изоляции, зависит от многих факторов: размеров, материала, конструкции, температуры, состояния изоляции, а также от загрязнённости и увлажнённости ее поверхности, и вдобавок от приложенного напряжения.

При одних недостатках изоляции (к примеру, сквозных повреждениях) зависимость сопротивления R3 от напряжения становится нелинейной, а при вторых, к примеру при сильном увлажнении, оно фактически не изменяется с ростом напряжения. Ток I3 протекающий через эту ветвь, принято именовать сквозным током.

Четвертая цепь представлена на схеме замещения искровым промежутком МП, характеризующим электрическую прочность изоляции, численно высказываемую значением напряжения, при котором электроизоляционный материал теряет изоляционные особенности и разрушается под действием протекающего через него тока I4.

Эта схема замещения изоляции разрешает не только обрисовывать процессы, происходящие в ней при приложении напряжения, но и устанавливать параметры, осуществляя контроль которые возможно делать выводы о ее состоянии.

Методы опробования электрической изоляции

самый простым и распространенным методом ее состояния целости и оценки изоляции есть измерение ее сопротивления посредством мегаомметра.

Обратим внимание на то, что наличие в схеме замещения конденсаторов растолковывает также свойство изоляции накапливать заряды. Исходя из этого обмотки электрических автомобилей и трансформаторов до и после измерения сопротивления изоляции будут разряжены методом заземления вывода, к которому подключался мегаомметр.

При измерении сопротивления изоляции электрических автомобилей и трансформаторов направляться осуществлять контроль температуру обмоток, которая фиксируется в протоколе опробований. Знание температуры, при которой производились измерения, нужно для сравнения достигнутых результатов измерений между собой, поскольку сопротивление изоляции быстро изменяется в зависимости от температуры: в среднем сопротивление изоляции уменьшается в 1,5 раза при повышении температуры на каждые 10°С и без того же возрастает при соответствующем уменьшении температуры.

Из-за того что влага, в любой момент содержащаяся в изоляционных материалах, воздействует на результаты измерения, определение любых параметров, характеризующих уровень качества изоляции, при температуре ниже +10оС не создают, поскольку полученные результаты не дадут верного представления об подлинном состоянии изоляции.

При измерении сопротивления изоляции фактически холодного изделия температура изоляции возможно принята равной температуре воздуха. В любой другой ситуации температуру изоляции условно принимают равной температуре обмоток, измеренной по их активному сопротивлению.

Чтобы измеренное сопротивление изоляции заметно не отличалось от подлинного значения, собственное сопротивление изоляции элементов измерительной схемы — проводов, изоляторов и других — должно вносить минимальную погрешность в результат измерения. Исходя из этого при измерении сопротивления изоляции электрических аппаратов напряжением до 1000 В сопротивление этих элементов должно быть не менее 100 МОм, а при измерении сопротивления изоляции силовых трансформаторов — не меньше предела измерения мегаомметра.

В случае если это условие не соблюдено, то в результаты измерения нужно внести поправку на сопротивление изоляции элементов схемы. Для этого измерение сопротивления изоляции создают дважды: один раз при вполне собранной схеме и подключенном изделии, а второй— при отключенном изделии. Результат первого измерения даст изделия и изоляции эквивалентное сопротивление схемы Rэ, а результат второго измерения — сопротивление элементов измерительной схемы Rc. Тогда сопротивление изоляции изделия

В случае если для электрических автомобилей некоторых вторых изделий не установлена последовательность измерения сопротивления изоляции, то для силовых трансформаторов эта очередность измерения регламентирована стандартом, согласно которому сначала измеряют сопротивление изоляции обмотки низшего напряжения (НН). Остальные обмотки, и вдобавок бак будут заземлены. При отсутствии бака заземлению подлежат кожух трансформатора либо его остов.

При наличии трех обмоток напряжения — низшего НН, среднего СН и высшего ВН — после обмотки низшего напряжения нужно измерить сопротивление изоляции обмотки среднего напряжения и лишь затем высшего напряжения. Конечно, что при всех измерениях остальные обмотки, и вдобавок бак будут заземлены, а незаземленная обмотка после каждого измерения непременно разряжена методом соединения с корпусом не менее чем на 2 мин. В случае если результаты измерений не соответствуют установленным требованиям, то опробования нужно дополнить определением сопротивления изоляции обмоток, электрически соединенных между собой.

Для двухобмоточных трансформаторов направляться измерить сопротивление обмоток высшего и низшего напряжений относительно корпуса, а для трехобмоточных — вначале обмоток высшего и среднего напряжений, а потом обмоток высшего, низшего напряжений и среднего.

При опробованиях изоляции трансформатора нужно произвести пару измерений, чтобы выяснить не только значения эквивалентного сопротивления изоляции, но и сопоставить между собой сопротивления изоляции обмоток довольно корпуса машины и других обмоток.

Сопротивление изоляции электрических автомобилей в большинстве случаев измеряют при соединенных между собой фазных обмотках, а на месте установки — вместе с кабелями (шинами). В случае если же результаты измерения не отвечают установленным требованиям, то тогда измеряют сопротивление изоляции каждой фазной обмотки, а при каждой ветви и необходимости обмотки.

направляться иметь в виду, что лишь по безотносительному значению сопротивления изоляции тяжело обоснованно делать выводы о состоянии изоляции. Исходя из этого для оценки состояния изоляции электрических автомобилей во время эксплуатации сравнивают результаты данных измерений с достигнутыми результатами прошлых.

Большие, многократно, расхождения между сопротивлениями изоляции отдельных фаз в большинстве случаев говорят о каком-либо значительном ее недостатке. Одновременное понижение сопротивления изоляции у всех фазных обмоток, в большинстве случаев, говорит об трансформации неспециализированного состояния ее поверхности.

Сравнивая результаты измерений, направляться не забывать о зависимости сопротивления изоляции от температуры. Исходя из этого сравнивать между собой возможно лишь результаты измерений, выполненные при однообразной либо близкой по значению температуре.

При постоянстве приложенного к изоляции напряжения суммарный ток Iи (см. рис. 1), протекающий через нее, уменьшается тем в основном, чем лучше состояние изоляции, а в соответствии с уменьшением тока Iи вырастают показания мегаомметра. В связи с тем что составляющая I2 этого тока, именуемая также током абсорбции, в отличие от составляющей I3, не зависит от состояния поверхности изоляции, и вдобавок от ее увлажнённости и загрязнённости, отношение значений сопротивления изоляции в заданные моменты времени принято в качестве чёрта увлажненности изоляции.

В стандартах рекомендуется измерять сопротивление изоляции через 15 с (R15) и через 60 с (R60) после подключения мегаомметра, а отношение этих сопротивлений ka= R60/ R15 именуют коэффициентом абсорбции.

При неувлажненной изоляции ka >2, а при мокрой — ka ?1.

Так как значение коэффициента абсорбции фактически не зависит от размеров электрической автомобили и различных случайных факторов, то оно возможно нормировано: ka ? 1,3 при 20°С.

Погрешность измерения сопротивления изоляции не должна быть больше ±20%, если она намерено не установлена для конкретного изделия.

В электротехнических изделиях опробованиям на электрическую прочность подвергают изоляцию обмоток относительно корпуса и между собой, и вдобавок междувитковую изоляцию обмоток.

Для опробования электрической прочности изоляции обмоток либо токоведущих частей относительно корпуса к выводам проверяемой обмотки либо токоведущих частей прикладывают повышенное если сравнивать с номинальным синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. длительность и Напряжение его приложения указаны в техдокументации на каждое конкретное изделие.

При опробовании электрической прочности изоляции обмоток и токоведущих частей относительно корпуса все другие обмотки и токоведущие части, не участвующие в опробованиях, будут электрически соединены с заземленным корпусом изделия. После окончания опробований обмотки будут заземлены для снятия остаточного заряда.

На рис. 2 приведена схема опробования электрической прочности обмотки трехфазного электродвигателя. Повышенное напряжение создается иепытательной установкой AG, содержащей источник регулируемого напряжения Е. Напряжение измеряют на стороне большого напряжения вольтметром PV. Амперметр РА помогает для измерения тока утечки через изоляцию.

Изделие считается выдержавшим опробование, если не произошло пробоя изоляции либо перекрытия по поверхности, и вдобавок в случае если ток утечки не превысил значения, приведенного в документации на данное изделие. Напомним, что наличие амперметра, осуществляющего контроль ток утечки, разрешает применять в испытательной установке трансформатор.

Схема опробования электрической прочности изоляции электротехнических изделий

Рис. 2. Схема опробования электрической прочности изоляции электротехнических изделий

Кроме опробования напряжением промышленной частоты изоляцию испытывают и выпрямленным напряжением. Преимуществом такого опробования есть возможность по итогам измерения токов утечки при различных значениях испытательного напряжения делать выводы о состоянии изоляции.

Для оценки состояния изоляции употребляется коэффициент нелинейности

где I1,0 и I0,5 — токи утечки через 1 мин после приложения испытательных напряжений, равных нормированному значению Uнорм и половине номинального напряжения электрической автомобили Uном, kн < 1,2.

Рассмотренные три характеристики — сопротивление изоляции, коэффициент нелинейности и коэффициент абсорбции — применяют для решения вопроса о возможности включения электрической автомобили без сушки изоляции.

При опробовании электрической прочности изоляции по схеме рис. 2 все витки обмотки рассположены фактически под одним напряжением относительно корпуса (почвы) и исходя из этого междувитковая изоляция остается неиспытанной.

Одним из способов опробования электрической прочности междувитковой изоляции помогает увеличение напряжения на 30% если сравнивать с номинальным. Это напряжение подводится от источника регулируемого напряжения Ек к испытываемому изделию, трудящемуся на холостом ходу.

Второй метод применим для генераторов, трудящихся на холостом ходу, и заключается в увеличении тока возбуждения генератора до получения на выводах статора либо якоря напряжения (1,3 ? 1,5) Uном в зависимости от типа автомобили. Учитывая, что даже в режиме холостого хода токи, потребляемые обмотками электрических автомобилей, могут быть больше собственные номинальные значения, стандарты допускают проводить такое опробование при повышенной сверх номинального значения частоте подведенного к обмоткам двигателя напряжения либо при повышенной частоте вращения генератора.

Для опробований асинхронных двигателей вероятно также применять испытательное напряжение с частотой fи = 1,15 fном. В таких же пределах возможно повысить частоту вращения генератора.

При опробовании электрической прочности изоляции такими методами между соседними витками обмотки будет приложено напряжение, численно равное частному от деления подведенного напряжения на число витков обмотки. Оно незначительно (на 30—50%) отличается от того, которое существует при работе изделия с номинальным напряжением.

Как мы знаем, предел увеличения напряжения, прикладываемого к выводам обмотки, расположенной на сердечнике, обусловливается нелинейной зависимостью тока в этой обмотке от напряжения на ее выводах. При напряжениях, родных к номинальному значению Uном сердечник не насыщается, а ток линейно зависит от напряжения (рис. 3, участок OA).

Частотный преобразователь Lenze

При повышении напряжения U сверх номинального ток в катушке быстро возрастает и при U=2Uном ток может в десятки раз быть больше номинальное значение. Чтобы значительно повысить напряжение, приходящееся на виток обмотки, опробование прочности междувитковой изоляции происходит при частоте, многократно (вдесятеро и более) превышающей номинальную.

График зависимости тока в катушке с сердечником от приложенного напряжения

Рис. 3. График зависимости тока в катушке с сердечником от приложенного напряжения

Схема опробования междувитковой изоляции обмоток на повышенной частоте тока

Рис. 4. Схема опробования междувитковой изоляции обмоток на повышенной частоте тока

Разглядим принцип опробования междувитковой изоляции катушек контакторов (рис. 4). Проверяемая катушка L2 надевается на стержень разъемного магнитопровода. К выводам катушки L1 подводят такое напряжение U1 повышенной частоты, чтобы на любой виток катушки L2 приходилось требуемое для опробования электрической прочности междувитковой изоляции напряжение. В случае если изоляция витков катушки L2 исправна, то ток, потребляемый катушкой L1 и измеряемый амперметром РА, после установки катушки будет таким же, как и до этого. В другом случае ток в катушке L1 возрастает.

Схема измерения тангенса угла диэлектрических утрат

Рис. 5. Схема измерения тангенса угла диэлектрических утрат

Последняя из разглядываемых черт изоляции — тангенс угла диэлектрических утрат.

Как мы знаем, что изоляция владеет активным и реактивным сопротивлениями и при приложении к ней периодического напряжения через изоляцию протекают деятельный и реактивный токи, т. е. существуют активная Р и реактивная Q мощности. Отношение Р к Q именуют тангенсом угла диэлектрических утрат и обозначают tg?.

В случае если отыскать в памяти, что P=IUcos?, a Q = IUsin?, то возможно написать:

т. е. tg? является отношением активного тока, протекающего через изоляцию, к реактивному току.

Чтобы выяснить tg? нужно в один момент измерить активную и реактивную мощности либо активное и реактивное (емкостное) сопротивления изоляции. Принцип измерения tg? вторым методом приведен на рис. 5, где измерительная схема представляет собой одинарный мост.

Плечи моста составлены образцовым конденсатором С0, конденсатором переменной емкости С1, переменным R1 и постоянным R2 резисторами, и вдобавок сопротивлением и ёмкостью изоляции обмотки L относительно корпуса изделия либо почвы, условно изображенных в виде конденсатора Сх и резистора Rx. В том случае в то время как нужно измерить tg? не обмотки, а конденсатора, его обкладки подключают конкретно к мостовой 1 и 2 выводам схемы.

В диагонали моста включены гальванометр Р и источник питания, которым в нашем случае есть трансформатор Т.

Как и в других мостовых схемах процесс измерения заключается в получении минимальных показаний прибора Р методом поочередного трансформации сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1. В большинстве случаев параметры моста выбирают так, чтобы значение tg? при нулевых либо минимальных показаниях прибора Р отсчитывалось прямо по шкале конденсатора С1.

Определение tg? непременно для трансформаторов и силовых конденсаторов, высоковольтных изоляторов и других электрических изделий.

В связи с тем что опробования электрической прочности изоляции и измерение tg? создают, в большинстве случаев, при напряжениях более 1000 В, направляться соблюдать все неспециализированные и особые меры безопасности.

Порядок проведения опробований электрической изоляции

Рассмотренные выше характеристики и параметры изоляции направляться определять в последовательности, установленной стандартами на конкретные виды изделий.

К примеру, у силовых трансформаторов сперва определяют сопротивление изоляции, а потом измеряют тангенс угла диэлектрических утрат.

Для вращающихся электрических автомобилей после измерения сопротивления изоляции до опробования ее электрической прочности нужно выполнить следующие опробования: при повышенной частоте вращения, при краткосрочной перегрузке по току либо вращающему моменту, при неожиданном маленьком замыкании (если оно предусмотрено для данной синхронной автомобили), опробование изоляции обмоток выпрямленным напряжением (в случае если это установлено в документации на данную машину).

Стандартами либо техническими условиями на конкретные виды автомобилей этот список возможно дополнен вторыми опробованиями, которые могут оказать влияние на электрическую прочность изоляции.

Преобрести приборы для автоматизации можно на сайте http://rossensor.ru

Среди особенностей, определяющих уровень качества изделия, особенное место занимает надежность — свойство изделия делать собственные функции, сохраняя во времени значения показателей качества неизменными либо в заблаговременно установленных пределах.

Любое изделие либо аппарат может пребывать в одном из следующих состояний:

Изделие, находящееся в исправном состоянии, в один момент работоспособно, но работоспособное изделие не обязательно будет исправным. К примеру, повреждения корпуса генератора (вмятины, царапины, недостатки окрашенной поверхности и т. п.) делают генератор неисправным, но наряду с этим он остается работоспособным.

В большинстве случаев, работоспособное состояние изделия определяется заданным в документации допустимыми пределами и перечнем параметров их трансформации. Утрата работоспособности именуется отказом.

Причинами отказа могут быть как превышение допустимого уровня внешних действий, так и недостатки изделия. направляться не забывать, что не все недостатки приводят к отказу. Об отказе изделия делают выводы по происхождению шумов, появлению запаха горелой изоляции и пропиточных материалов, перегреву, трансформации показаний контрольных приборов и устройств и т. п.

По собственному характеру все отказы и дефекты могут быть:

электрическими

механическими

К электрическим относят нарушение контактов, замыкание, обрывы электрических цепей, неточности в соединениях и т. д.

Механическими недостатками являются неполадки в креплениях элементов, совокупностях передач от серводвигателей к органам управления, приводах аккуратных механизмов, подвижных частях реле и контакторов и т. п.

По отношению к правилам, средствам и методам контроля недостатки дробят на:

явные, для обнаружения которых в документации предусмотрены правила, способы либо средства контроля,

скрытые, для которых они не предусмотрены.

К примеру, в случае если уровень качества подробности контролируется лишь измерением ее геометрических размеров, то отклонение этих размеров от допуска будет явным недостатком. Одновременно с этим в подробности могут существовать трещины, раковины, которые нереально найти при измерении размеров подробности. Эти недостатки при принятом методе контроля будут скрытыми. Для обнаружения скрытых недостатков применяют другие правила, средства и методы контроля, не предусмотренные в документации на данное изделие, в частности трещины и раковины возможно найти рентгенографическим изучением.

Отказы могут появляться по различным причинам, но если они не связаны с неисправностью вторых элементов, то их именуют свободными. Отказ, появившийся в следствии другого отказа, считают зависимым (к примеру, отказ транзистора после того, как нарушилось соединение его базы со схемой).

В большинстве случаев надежность связывается с отсутствием отказов, т. е. с его безотказностью.

В общем случае надежность включает кроме такие свойства и безотказности, как долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Количественную оценку особенностей, входящих в надежность, принято именовать показателями надежности. Главным отличием показателей надежности от вторых показателей есть то, что независимо от размерности все они неслучайные характеристики случайных размеров.

Частотный преобразователь powntran

Поясним содержание такого свойства, как безотказность, выраженного показателем «возможность безотказной работы». Пускай в момент времени t=0 в один момент включается в работу п однотипных изделий. Через промежуток времени ?t=t останется m исправных изделий. Тогда возможность безотказной работы к моменту времени t—P(t) возможно выяснена как отношение m — числа изделий, работоспособных к моменту времени t, к неспециализированному числу изделий n, т. е.

При одновременной работе п изделий наступает таковой момент времени t1 в то время как отказывает первое изделие. К моменту времени t2 отказывает второе изделие. При достаточно продолжительной работе наступит таковой момент времени tn, когда откажет последнее из п изделий. Так как tn > ... t2> t1 запрещено по времени работы одного изделия конкретно выяснить время работы другого изделия. Исходя из этого время безотказной работы определяют как среднюю величину

Из графика (рис. 1) видно, что возможность безотказной работы изменяется с течением времени. В начальный момент времени возможность безотказной работы P(t) = 1, а за среднее время безотказной работы tcp значение P(t) уменьшается от 1 до 0,37.

За время 5 tcp откажут практически все п изделий и P(t) фактически будет равна нулю.

Зависимость возможности безотказной работы изделия от времени

Рис 1. Зависимость возможности безотказной работы изделия от времени

Зависимость интенсивности отказов изделия от времени

Рис. 2. Зависимость интенсивности отказов изделия от времени

Отказы изделия зависят от времени его работы. Возможность отказа изделия в каждую единицу времени, в случае если отказ до сих пор не наступил, характеризуется интенсивностью отказов и обозначается ?(t). Этот показатель именуют лямбда-чёртом Возможно выделить три главных периода трансформации ? во времени (рис. 2): I—период приработки, длящийся от 0 до tпр, II—период обычной работы от tпр до tст, III — период старения от tст до ?.

Во время I интенсивность отказов повышена, что разъясняется наличием в изделии элементов со скрытыми недостатками, нарушениями технологических процессов изготовления изделий и т. д. Период II отличается относительным постоянством ?(t), что разъясняется отсутствием старения элементов. После окончания периода II ?(t) быстро возрастает благодаря повышения числа элементов, отказавших из-за износа и старения. Эксплуатация изделия во время III становится экономически нецелесообразной из-за резкого удорожания ремонтов. Исходя из этого период времени до tст определяет средний срок работы изделия до списания.

Интенсивность отказов ?(t) и возможность безотказной работы P(t) изделия связаны между собой соотношением

Это выражение именуют экспоненциальным законом надежности.

Значение показателей надежности, записанное в техдокументации изделия, должно быть подтверждено особыми опробованиями на надежность, моделированием случайных процессов происхождения отказов на особых устройствах, а также посредством ЭВМ либо расчетным методом. направляться подчернуть, что расчетный метод используют при проектировании изделия фактически в любой момент, независимо от того, будут ли использовать другие методы подтверждения надежности.

При расчетах надежности изделия пользуются или табличными показателями надежности элементов, входящих в изделие, или данными, взятыми любым из вышеуказанных способов для изделий, подобных проектируемым.

Из известных способов расчета надежности самые простым есть коэффициентный способ, для которого интенсивность отказов ?(t) постоянна во времени. При необходимости влияние условий эксплуатации и режимов работы на надежность изделия учитывается поправочными коэффициентами k1, k2,…kn

Интенсивность отказов данного элемента в настоящих условиях работы ?i вычисляют по формуле

где ?оi — табличное значение интенсивности отказов элемента, трудящегося в обычных условиях, k1 ... kn — поправочные коэффициенты, зависящие от разных влияющих факторов.

Значения коэффициента k1 в зависимости от действия механических факторов в различных условиях эксплуатации приведеы ниже:

Условия эксплуатации Поправочный коэффициент

Лаборатория 1,0

Стационар 1,07

Корабль 1,37

Автомобиль 1,46

Железная дорога 1,54

Самолет 1,65

Коэффициент k2 в зависимости от климатических факторов внешней среды может иметь следующие значения:

Температура Влажность Поправочный коэффициент

+30,0±10,0 65±5 1,0

+22,5±2,5 94±4 2,0

+35,0±5,0 94±4 2,5

Поправочные коэффициенты для других факторов возможно отыскать в справочниках по надежности.

Особые опробования на надежность являются основным способом подтверждения показателей надежности, указанным в техдокументации. Такие опробования производятся иногда в сроки, установленные техническими условиями (ТУ) на изделие, и вдобавок при трансформациях в технологии изготовления изделия либо трансформации материалов и комплектующих элементов, в случае если эти трансформации могут оказать влияние на надежность изделия. В технических условиях приводится программа опробований на надежность, содержащая кроме разделов, предусмотренных стандартами ЕСКД, замысел опробований.

Замысел опробований — правила, устанавливающие количество испытываемых изделий, условия проведения и порядок испытаний их прекращения.

самый простым замыслом опробований есть таковой, когда в один момент начинают испытывать n однотипных изделий, отказавшие изделия не заменяют и не ремонтируют, опробования прекращают или после истечения заблаговременно установленного времени опробований, или после того, как каждое из оставшихся исправными изделий отработает заблаговременно определенное время.

Показатели надежности изделия могут быть выяснены также в следствии обработки и сбора информации о работе изделия во время эксплуатации. Формы документов, действующих в различных отраслях индустрии, отличаются друг от друга, но независимо от этого в них должна быть отражена следующая информация:

неспециализированная длительность работы изделия,

условия эксплуатации,

длительность работы изделия между отказами,

характеристика и количество отказов,

продолжительность ремонта для устранения того либо иного отказа,

количество и вид израсходованных запасных частей и т. п.

Для получения точных показателей надежности изделия согласно данным эксплуатации информация об дефектах и отказах должна быть постоянной во времени. Оборудованиея для автоматизации лучше покупать у больших и надежных фирм такиъ как россенсор

Использование молниеотводов полностью не исключает поражения молнией электроустановок, в особенности линий электропередачи, поскольку возможность прорыва молнии для воздушных линий электропередачи возможно относительно высока, и, помимо этого, они довольно часто выполняются вообще без тросовой защиты. Волны перенапряжений, появляющиеся на линиях при ударах молнии, доходят до подстанций (исходя из этого их и именуют набегающими волнами) и могут воображать опасность для изоляции установленного в том месте оборудования.

Для предупреждения повреждения какой-либо изоляционной конструкции параллельно ей включают искровой промежуток, вольт-секундная (черта которого подобающа лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции. При соблюдении этого условия падение волны перенапряжения позовёт в любых ситуациях пробой искрового промежутка с последующим падением («срезом») напряжения на искровой промежуток и защищаемой изоляции. За импульсным током через искровой промежуток начнет протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты электроустановки, — сопровождающий ток.

В установках с заземленной нейтралью либо при пробое искрового промежутка в двух-трех фазах дуга сопровождающего тока самостоятельно может и не погаснуть, и импульсный пробой в этом случае перейдет в устойчивое замыкание, что приведет к отключению установки. Исходя из этого, чтобы избежать такого отключения установки, нужно обеспечить гашение дуги сопровождающего тока через искровой промежуток.

Устройства, которые снабжают не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени, меньшего, чем время действия релейной защиты, именуют защитными разрядниками в отличие от простых искровых промежутков, которые принято именовать защитными промежутками (ПЗ).

Трубчатые разрядники вместе с вентильными являются главными типами разрядников. Они отличаются принципом гашения дуги сопровождающего тока. В трубчатых разрядниках гашение дуги осуществляется за счет создания интенсивного продольного дутья, а в вентильных дуга меркнет благодаря уменьшению сопровождающего тока посредством дополнительного сопротивления, включенного последовательно с искровым промежутком.

Трубчатый разрядник (рис. 1, а) воображает трубку 2 из изолирующего газогснерирующего материала, в которой имеется дугогасящий нерегулируемый промежуток S1, образованный фланцем и 3 стержневым электродом 4. Разрядник отделяется от рабочего напряжения внешним искровым промежутком так как трубка 2 не запланирована на долгое нахождение под напряжением из-за разложения газогенерирующего материала под действием токов утечки. Второй фланец 1 разрядника заземляется.

Трубчатый разрядник

Рис. 1. Трубчатый разрядник: а — схема и устройство включения, б — условное обозначение на схемах, в — напряжение на разряднике, г —схема замещения.

При перенапряжении в сети (рис. 1, в) оба искровых промежутка пробиваются и волна перенапряжений (кривая 1) срезается. По пути, созданному импульсным разрядом, начинает протекать сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием большой температуры канала дуги сопровождающего тока материал трубки разлагается с выделением громадного количества газов, давление в ней быстро возрастает (до десятков воздухов) и газы с силой вырываются через отверстие фланца 4, создавая интенсивное продольное дутье. В следствии дуга меркнет при первом же прохождении тока через нуль.

При срабатывании разрядника из него выбрасываются раскаленные ионизированные газы в виде факела 5 длиной 1,5 - 3,5 м и шириной 1 - 2,5 м (в зависимости от номинального напряжения разрядника) и раздается звук, напоминающий выстрел. Исходя из этого для предупреждения междуфазовых замыканий при монтаже разрядников необходимо следить, чтобы в зону выброса не попали токоведущие части соседних фаз. Напряжение срабатывания разрядников возможно регулировать, изменяя расстояние внешнего искрового промежутка но их нельзя снижать ниже определенного минимума, поскольку это вызывает через чур нередкие срабатывания разрядников и их повышенный износ.

Так как электрическое поле стержневых электродов трубчатого разрядника резконеоднородно, то его вольт-секундная черта имеет падающий темперамент на участке до 6 - 8 мкс, что не хорошо согласуется с пологими вольт-секундными чертями трансформаторов и электрических автомобилей. Для успешного гашения дуги нужна определенная интенсивность газообразования, исходя из этого существует нижний предел отключаемых токов, при котором разрядник еще может погасить дугу в течение 1 - 2 полупериодов.

Верхний предел отключаемых токов также ограничивается, поскольку через чур интенсивное газообразование может привести к разрушению разрядника (разрыву трубки либо срыву фланцев).

Диапазон отключаемых токов указывается в обозначении типа разрядника, к примеру РТВ 35/(0,5 - 2,5) свидетельствует трубчатый разрядник 0,5 - 2,5 винипластовый на 35 кВ с пределами отключаемых токов 0,5 - 2,5 кА.

При уменьшении длины дугогасящего промежутка и повышении его диаметра оба предела отключаемых токов разрядника смещаются в сторону громадных значений.

Так как работа разрядника сопровождается выгоранием части материала дугогасящей трубки, то после 8 - 10 срабатываний, когда диаметр возрастает на 20 - 25 % если сравнивать с начальным, разрядник становится негодным (так как изменяются пределы отключаемых им токов) и подлежит замене.

Для учета числа срабатываний трубчатые разрядники снабжаются указателем срабатывания в виде железной ленты 6 (см. рис. 1, а), разгибаемой выбрасываемыми разрядником газами. Сейчай индустрией выпускаются трубчатые разрядники типа РТФ, в которых газ генерируется фибровой трубкой, и типа РТВ с трубкой из винипласта.

Благодаря малой механической прочности фибры она заключается в толстую трубку из бакелизированой бумаги, которая для уменьшения ее гигроскопичности покрывается влагостойким лаком (в большинстве случаев перхлорвиниловой эмалью), прекрасно выдерживающим атмосферные действия летнего и зимнего периодов. Изюминкой разрядников типа РТФ есть наличие камеры у закрытого финиша трубки, которая усиливает продольное дутье при прохождении тока через нулевое значение и содействует тем самым гашению дуги.

В разрядниках РТВ газ генерируется трубкой из винипласта, что владеет более высокой газогенерирующей свойством и изолирующими особенностями, прекрасно сохраняющимися даже при работе на открытом воздухе при любой погоде. Разрядники РТВ имеют более несложную конструкцию (у них нет внутренней камеры, не требуют лакировки) и более высокие верхние пределы отключаемых токов (15 кА вместо 7—10 кА для разрядников РТФ).

Трубчатый разрядник РТВ-20-2/10

Рис. 2. Трубчатый разрядник РТВ-20-2/10

Для работы в сетях с большими отключаемыми токами (до 30 кА) выпускаются усиленные разрядники типа РТВУ, повышенная механическая прочность которых достигается методом обмотки винипластовой трубки слоями стеклоленты, пропитанной атмосферостойким эпоксидным компаундом.

Импульсная пропускная свойство трубчатых разрядников, которые пропускают через себя фактически целый ток молнии при ударе ее в линию, высока и образовывает 30—70 кА.

Выбор трубчатых разрядников производится по пределам и номинальному напряжению сети токов замыкания сети в точке их установки. Большой ток к. з. рассчитывают при условии включения всех элементов сети (линии, трансформаторы, генераторы) с учетом апериодической составляющей тока к. з., минимальный ток — при схеме сети с частично отключёнными элементами (к примеру, для капремонта) и не учитывая апериодической составляющей. Отысканные пределы тока к. з. должны укладываться в пределы отключаемых токов трубчатого разрядника.

Трубчатые разрядники выпускаются на напряжения от 3 до 220 кВ, отключаемые токи лежат в пределах от 0,2 - 7 и 1,5 - 30 кА при напряжении 3 - 35 кВ до 0,4 - 7 и 2,2 - 30 кА при напряжении 110 кВ. Разрядник на 220 кВ складывается из двух трубчатых разрядников на 110 кВ, соединенных между собой металлической обоймой с выхлопными патрубками.

Главными недочётами трубчатых разрядников являются наличие территории выброса, крутой срез волны перенапряжения, замыкание (не смотря на то, что и короткое) линий на землю и особенно крутая вольт-секундная черта, исключающая возможность широкого применения трубчатых разрядников в качестве аппарата защиты подстанционного оборудования. Недочётом трубчатых разрядников есть также наличие предельных отключаемых токов, что осложняет их производство и эксплуатацию.

Благодаря низкой стоимости и своей простоте трубчатые разрядники активно используются в качестве запасных средств защиты подстанций, для защиты маломощных и малоответственных подстанций, и вдобавок отдельных участков линий.

Сейчай трубчатые и вентильные разрядники понемногу заменяют на нелинейные ограничители напряжений (ОПН). Они являются последовательно соединенные металлооксидные варисторы (нелинейные резисторы) без искровых промежутков, заключенные в фарфоровый либо полимерный корпус.

Частотный преобразователь двигателя, преобразователь частоты