Измерение сопротивления электрической цепи

 

В процессе эксплуатации необходимо контролировать сопротивление обмоток изоляции трансформаторов и токоведущих частей коммутационных аппаратов, сопротивление контактных соединений и т.п. Существуют два метода измерения сопротивления токоведущих частей электроустановок постоянному току: метод падения напряжения и мостовой метод.

В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи напряжением 12 В. Для поддержания напряжения и тока стабильными в процессе измерений ёмкость батареи должна быть не менее 150 ампер-часов.

Метод падения напряжения

Данный метод отличается простотой и пригоден для измерения сопротивления любых значений. Точность измерений обеспечивается использованием приборов необходимого класса точности.

Сущность метода заключается в измерении падения напряжения U на сопротивлении R, через которое протекает постоянный ток I. По закону Ома .

При измерении небольших сопротивлений (до 10 Ом) собирается схема, представленная на рис. 8.5 и состоящая из источника питания (аккумуляторная батарея GB), коммутационных аппаратов: рубильника S и кнопки SB, измерительных приборов: (амперметра А и вольтметра U с классом точности не ниже 0,5) и переменного сопротивления R _рег, предназначенного для регулирования силы тока в электрической цепи.

Если паспортное значение измеряемого сопротивления составляет 0,5% и более сопротивления вольтметра, то для исключения влияния измерительного прибора на измеряемое сопротивление необходимо учитывать сопротивление вольтметра по следующей формуле:

,

где R _в – сопротивление вольтметра, Ом.

При измерении больших сопротивлений (более 10 Ом), а также когда сопротивление амперметра и проводника, соединяющего его с объектом измерения, составляет более 0,5% измеряемого сопротивления, применяют измерительную схему, представленную на рис. 8.6. При такой схеме измерения кроме измеряемого сопротивления R _x измеряются также сопротивления амперметра r _а и соединительного проводника r _пр, которые должны быть вычтены из полученного результата при вычислении сопротивления объекта измерения:

.

Выбор пределов измерения вольтметров производится, зная паспортные значения сопротивления объекта измерения и принимая силу тока в измерительной цепи не менее 2–3 А.

При испытании объектов с большой индуктивностью (катушки электромагнитов, обмотки электродвигателей и т.п.) для предупреждения повреждения вольтметра из-за перенапряжения в измерительной сети его включение следует производить ключом SA только после завершения переходных процессов и установления заданного значения тока, а отключение вольтметра – до отключения источника питания. При производстве измерений в цепях с большой индуктивностью для сокращения времени протекания переходных процессов рекомендуется при помощи кнопки S В производить кратковременное шунтирование реостата R _рег.

Для измерения сопротивлений используют вольтамперметр М 2044 с классом точности 0,2 или вольтамперметр М 2051 с классом точности 0,5.

Мостовой метод

Этот метод целесообразно использовать при наличии переносного измерительного моста постоянного тока. Для измерения сопротивления достаточно больших сопротивлений (1 Ом и более) применяется схема одинарного моста, представленная на рис. 8.7.

 

 

Точность измерений одинарным мостом зависит от эталонного сопротивления R _э, так как

.

Для хорошей точности измерения следует производить при токе порядка 0,5–20 А, что достигается изменением величины регулировочного сопротивления R _рег. Для стабильности измерений ёмкость аккумуляторной батареи должна быть не менее 150 А·ч.

Для измерения малых сопротивлений (от 10^-4 до 1 Ом) применяют двойной мост, изображённый на рис. 8.8.

 

Сопротивления моста R 1 ‒ R 4 подбирают так, чтобы выполнялось соотношение

,

Тогда

Точность определения сопротивления R х зависит от соотношения сопротивлений моста и величины эталонного сопротивления R э, которое выбирают того же порядка, что и измеряемое сопротивление.

В настоящее время промышленность выпускает измерительные мосты типа Р 4833 с диапазоном измерений от 10^-4 до 10⁶ Ом при классе точности измерений 0,5 и Р 333 с диапазоном измерений от 1 до 100 Ом при том же классе точности 0,5.

Фазировка электрооборудования. Основные понятия

и определения

 

Электрическое оборудование трехфазного тока (синхронные компенсаторы, трансформаторы, линии электропередачи) подлежит обязательной фазировке перед первым включением в сеть, а также после ремонта, при котором мог быть нарушен порядок следования и чередования фаз.

В общем случае фазировка заключается в проверке совпадения по фазе напряжения каждой из фаз включаемой электроустановки с соответствующими фазами напряжения сети.

Фазировка включает в себя три различные операции. Первая из них состоит в проверке и сравнении порядка следования фаз включаемой электроустановки и сети. Вторая операция состоит в проверке совпадения по фазе одноименных напряжений, т.е. отсутствия между ними углового сдвига. Наконец, третья операция заключается в проверке одноименности фаз (по расцветке), соединение которых предполагается выполнить. Целью этой операции является проверка правильности соединения между собой всех элементов электроустановки, т.е. правильности подвода токоведущих частей к включающему аппарату.

Фаза. Под трехфазной системой напряжений понимают совокупность трех симметричных напряжений, амплитуды которых равны по значению и сдвинуты (амплитуда синусоиды одного напряжения относительно предшествующей ей амплитуды синусоиды другого напряжения) на один и тот же фазный угол (рис. 8.9, а).

 

Таким образом, угол, характеризующий определенную стадию периодически изменяющегося параметра (в данном случае напряжения), называют фазным углом или фазой. При совместном рассмотрении двух (и более) синусоидально изменяющихся напряжений одной частоты, если их нулевые (или амплитудные) значения наступают не одновременно, говорят, что они сдвинуты по фазе. Сдвиг всегда определяется между одинаковыми фазами. Фазы обозначают прописными буквами А, В, С. Трехфазные системы изображают также вращающимися векторами (рис. 8.9, б).

 

а)

На практике под фазой трехфазной системы понимают также отдельный участок трехфазной цепи, по которому проходит один и тот же ток, сдвинутый относительно двух других по фазе. Исходя из этого, фазой называют обмотку генератора, трансформатора, двигателя, провод трехфазной линии, чтобы подчеркнуть принадлежность их к определенному участку трехфазной цепи. Для распознавания фаз оборудования на кожухи аппаратов, шины, опоры и другие конструкции наносят цветные метки в виде кружков, полос и т.д. Элементы оборудования, принадлежащие фазе А, окрашивают в желтый цвет, фазе В – в зеленый и фазе С – в красный. В соответствии с этим фазы часто называют желтой, зеленой и красной.

Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза – это либо угол, характеризующий состояние синусоидально изменяющейся величины в каждый момент времени, либо участок трехфазной цепи, т. е. однофазная цепь, входящая в состав трехфазной.

Порядок следования фаз. Трехфазные системы напряжений и тока могут отличаться друг от друга порядком следования фаз. Если фазы в трёхфазной сети следуют во времени друг за другом в порядке А, В, С, то это называется прямым порядком следования фаз. Если фазы следуют друг за другом в порядке А, С, В, – то это обратный порядок следования фаз.

Порядок следования фаз проверяют индукционным фазоуказателем типа И-517 или аналогичным по устройству фазоуказателем типа ФУ-2. Фазоуказатель подключают к проверяемой системе напряжений. Зажимы прибора маркированы, т.е. обозначены буквами А, В, С. Если фазы сети совпадут с маркировкой прибора, диск фазоуказателя будет вращаться в направлении, указанном стрелкой на кожухе прибора. Такое вращение диска соответствует прямому порядку следования фаз сети. Вращение диска в обратном направлении указывает на обратный порядок следования фаз. Получение прямого порядка следования фаз из обратного производится переменой мест двух любых фаз электроустановки.

Иногда вместо термина «порядок следования фаз» говорят «порядок чередования фаз». Во избежание путаницы условимся применять термин «чередование фаз» только в том случае, когда это связано с понятием фазы как участка трехфазной цепи.

Чередование фаз.Под чередованием фаз следует понимать очередность, в которой фазы трехфазной цепи (обмотки и выводы электрических машин, провода линий и т.д.) расположены в пространстве, если обход их каждый раз начинать из одного и того же пункта (точки) и производить в одном и том же направлении, например, сверху вниз, слева направо, по часовой стрелке и т.д. На основании такого определения говорят о чередовании обозначений выводов электрических машин и трансформаторов, расцветке проводов и сборных шин.

Совпадение фаз. При фазировке трехфазных цепей встречаются различные варианты чередования обозначений вводов на включающем аппарате и подачи на эти вводы напряжения разных фаз.

Варианты, при которых не совпадают порядок следования фаз (рис. 8.10, а) или порядок чередо­вания фаз двух частей электроустановки (рис. 8.10, б), приводят к КЗ. В то же время возможен только единственный вариант, когда совпадают и порядок следования и порядок чередования фаз. В этом случае КЗ между соединяемыми частями электроустановки исключено.

Под совпадением фаз при фазировке как раз и понимают именно этот вариант, когда на вводы выключателя, попарно принадлежащие одной фазе, поданы одноименные напряжения, а обозначения (расцветка) вводов коммутационного аппарата согласованы с обозначением фаз (рис. 8.10, в).

Методы фазировки

 

Фазировка может быть предварительной, выполняемой в процессе монтажа и ремонта оборудования, и при вводе в работу, производимой непосредственно перед первым включением в работу нового или вышедшего из ремонта оборудования, если при ремонте фазы могли быть переставлены местами.

Предварительной фазировкой проверяется чередование фаз соединяемых между собой элементов оборудования. Так, например, при ремонте поврежденного кабеля определяют, какие жилы кабеля, находившегося в эксплуатации, и ремонтной вставки должны соединяться между собой, чтобы фазы кабельной линии и сборных шин РУ совпали. Произвольное соединение токоведущих жил может нарушить порядок чередования фаз, и это приведет к необходимости менять местами жилы у концевых муфт или изменять монтаж шин в ячейке РУ. Ясно, что обе эти операции не только нежелательны, но часто и невыполнимы. Поэтому перед соединением жил проверяют их фазировку. Предварительная фазировка производится на оборудовании, не находящемся под напряжением. Основные виды оборудования фазируются визуально, «прозвонкой», при помощи мегомметра или импульсного искателя.

Независимо от того, проводилась или не проводилась предварительная фазировка оборудования в период его монтажа или ремонта, оно обязательно фазируется при вводе в работу, так как только в этом случае можно быть уверенным в согласованности фаз всех элементов электрической цепи. Фазировка при вводе в работу производится исключительно электрическими методами. Выбор метода зависит от вида фазируемого оборудования (генератор, трансформатор, линия) и класса напряжения, на котором оно должно включаться в работу. Различают прямые и косвенные методы фазировки оборудования при вводе его в работу. Прямыми методами называют такие, при которых фазировка производится на вводах оборудования, находящегося непосредственно под рабочим напряжением. Эти методы наглядны и их широко применяют в установках до 110 кВ.

Косвенными называют такие методы, при которых фазировка производится не на рабочем напряжении установки, а на вторичном напряжении трансформаторов напряжения, присоединенных к фазируемым частям установки. Косвенные методы менее наглядны, чем прямые, но применение их не ограничивается классом напряжения установки.

Из прямых методов фазировки представляют интерес методы фазировки трансформаторов и линий электропередачи.