Дослідження електродвигунів обладнання при ОМТ

 

Електричні перетворювачі

 

Щоб можна було використовувати осцилограф для виміру струмів і напруг, при яких працюють приводні електродвигуни прокатних станів, попередньо перетворюють їх за допомогою вимірювальних ланцюгів в струми, безпечні для роботи, гальванометром. У ці ланцюги можуть входити такі електричні перетворювачі: шунти, додаткові опори та вимірювальні трансформатори.

Шунти. Шунти застосовують для розширення меж вимірювання гальванометрів по току. Шунт ‑ це опір, що включається паралельно з гальванометром (рис. 2.1, а). На схемі прийняті позначення: I — вимірюваний струм; I_ш — струм через шунт; і ‑ струм через гальванометр; — опір шунта; r — опір ланцюга гальванометра, що складається з опорів гальванометра і сполучних проводів. З рівнянь:

 

(2.1)

 

(2.2)

 

визначається опір шунта, при якому струм через гальванометр буде в допустимих межах:

(2.3)

 

Шунти виготовляють з манганінового дроту. При вимірюванні струму приводних електродвигунів прокатних станів гальванометри підключають до каліброваних шунтів, що встановлені на головних шинах. Калібрований шунт, розрахований на струм в кілька кілоампер, являє собою два мідних масивних наконечника 1, між якими впаюються манганінові пластини 2 (рис. 2.1, б). Наконечниками шунт за допомогою болтів під'єднується в розрив однієї з головних шин. Гвинти 3 служать потенційними затискачами шунта. До цих затискачів підключають вимірювальні прилади, які контролюють режим роботи електродвигуна. Падіння напруги, що виникає на потенційних затискачах при протіканні через шунт номінального струму (вказується в паспорті шунта), нормується і становить 60, 75, 100, 150 або 300 мВ.

Шунт, розрахований на струм в кілька кілоампер, має дуже малий опір, тому по відношенню до підключається до нього вимірювальної ланцюга він може розглядатися як джерело е.р.с. з нульовим внутрішнім опором. Величина е.р.с. шунта при струмі, що відрізняється від номінального, дорівнює:

(2.4)

де — номінальна е.р.с. шунта, що діє на потенційних затискачах при протіканні через шунт номінального струму

 

Рисунок 2.1 ‑ Схема з'єднання гальванометра з шунтом (а) і калібрований шунт (б)

 

Іноді е.р.с. шунта за величиною недостатня для створення в ланцюзі гальванометра необхідного струму. В цьому випадку гальванометр підключається до штучного шунту, який складається з каліброваного шунта і ділянки головної шини (рис. 2.2, а). Довжину ділянки шини можна підрахувати за формулою

(2.5)

 

где — необхідна величина е. р. с., мВ;

I — струм двигуна, кА;

‑ поперечний переріз шини, мм²;

— питомий опір матеріалу шини (0,0175 для міді; 0,028 Ом мм²/м для алюмінію).

У період сталого процесу прокатки перемикач П переводиться з положення 1 в положення 2. При цьому на фотострічці записується «сходинка» (рис. 2.2, б) з ординатами:

(2.6)

 

Рисунок 2.2 ‑ Схема для визначення параметрів штучного шунта (а) і запис струму на фотострічці (б)

 

Тоді номінальна е.р.с. штучного шунта:

(2.7)

 

Додатковий опір. Додатковий опір використовується для розширення меж вимірювання токового гальванометра по напрузі і включається послідовно з ним (рис. 2.3). Додатковий опір визначають за формулою

(2.8)

де U — вимірювана напруга (мВ);

і — необхідний струм через гальванометр (А);

r — опір гальванометра і сполучних проводів (Ом).

 

Виготовляють додаткові опори з манганінового або константанового дроту. В якості додаткового опору зручно використовувати лабораторні реостати та магазин опорів Р₁.

 

Рисунок 2.3 ‑ Схема з’єднання гальванометра з додатковим опором

 

Магазин опорів P₁ складається з восьми однакових секцій, кожна з яких має вхідні і вихідні клеми. Схема однієї секції наведена на рисунку 2.4. Секція може працювати як регульований додатковий опір або регульований шунт.

При використанні секції в якості додаткового опору перемикач П₁ ставиться на вимірювання напруги и; при цьому контакт автоматично розмикається. Опір кожного ступеня секції 500 Ом. Опір включеного послідовно з секцією реостата 600 Ом. Таким чином, при установці перемикача , в положення 1 і повністю введеному реостаті опір секції 4500 + 600 = 5100 ом. Падіння напруги на секції не повинне перевищувати 400 В.

Якщо секція використовується як шунт, то перемикач Г₁, перекладається на вимірювання струму i; при цьому контакт автоматично замикається. Максимальний опір секції при установці перемикача П₁ в положення 10 дорівнює 5 ом. Опір реостата становить 6 Ом. Ток через шунт не повинен перевищувати 10 А.

 

Рисунок 2.4 ‑ Магазин опору Р₁

Вимірювальні трансформатори. При вимірюванні потужності і квадрата струму прокатних електродвигунів змінного струму, які живляться по трифазній системі з лінійною напругою 6,6 кВ, гальванометри потужності підключають до вторинних ланцюгів вимірювальних трансформаторів струму і напруги, встановлених на головному ланцюзі двигуна. Ці трансформатори перетворюють великі струми і напруги у відносно малі струми і напруги (5 А, 100 В), які вимірюються щитовими приладами. Крім того, вони ізолюють вторинні ланцюги від високої напруги, чим забезпечується безпека їх обслуговування. Магнітопроводи трансформаторів струму і напруги, як і всяких інших трансформаторів, виготовляють з трансформаторної сталі.

Первинна обмотка трансформатора струму містить один або кілька витків і включається в розрив головної шини, так що через неї протікає лінійний струм двигуна. Вторинна обмотка складається з великого числа витків. До цієї обмотки підключають амперметри та струмову котушку ваттметра. Токи первинної і вторинної обмоток нормуються. При проходженні по первинній обмотці номінального струму у вторинній обмотці протікає струм , рівний 5А.

Ставлення

(2.9)

називається номінальним коефіцієнтом трансформації трансформатора струму ( и — числа витків обмоток).

Оскільки амперметри та струмові котушки ватметрів мають малий опір, трансформатор струму працює в режимі, близькому до режиму короткого замикання. Тому магнитні сили чи в обмотці компенсуються. При розмиканні вторинної обмотки магнитна сила її стає рівною нулю, що призводить до різкого наростання магнітного потоку в магнітопроводі і виникнення на затискачах вторинної обмотки великої е.р.с. ( 2000 В), яка є небезпечною для обслуговуючого персоналу. Цю обставину слід мати на увазі при включенні котушки електромагніту гальванометра потужності у вторинну піч трансформатора струму, коли двигун працює.

Первинна обмотка трансформатора напруги містить велику кількість витків і підключається до шин електродвигуна. Число витків вторинної обмотки невелике. До вторинної обмотці підключають вольтметри і обмотки напруги ватметрів. Напруження на обмотках нормуються. При номінальній первинній напрузі , на вторинній обмотці діє номінальна напруга , рівне 100 В. Відношення

(2.10)

називається номінальним коефіцієнтом трансформації трансформатора напруги. Трансформатори напруги бувають однофазні та трифазні.