-Рубрики

 -Поиск по дневнику

Поиск сообщений в dvigatelya

 -Подписка по e-mail

 

 -Статистика

Статистика LiveInternet.ru: показано количество хитов и посетителей
Создан: 29.05.2014
Записей: 6
Комментариев: 2
Написано: 7

Свойства и схема замещения электрической изоляции

Среда, 11 Июня 2014 г. 15:36 + в цитатник

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.

5657114_2013727151524558 (700x386, 37Kb)

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

5657114_SMV_IP65_2 (422x276, 78Kb)

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



Рубрики:  ввв

 

Добавить комментарий:
Текст комментария: смайлики

Проверка орфографии: (найти ошибки)

Прикрепить картинку:

 Переводить URL в ссылку
 Подписаться на комментарии
 Подписать картинку