Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования




НазваниеУчебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования
страница8/15
Дата публикации02.09.2013
Размер1.69 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
vbibl.ru > Физика > Учебно-методический комплекс
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   15
^

Вопросы для caмoпpовepки

1. Назовите области применения механических, электромеханических секундомеров и электронно-счётных цифровых измерителей времени при испытаниях электрических аппаратов.


2. Каким образом определяют начальное и конечное контактные нажатия в контакторах? Опишите принцип устройства тензометрического динамометра и схемы соединения тензорезисторов при измерении сил.

3. Каким требованиям должен удовлетворять прибор для измере­ния давления в дугогасительной камере? Опишите принципы работы емкостных, индуктивных и пьезоэлектрических преобразователей, слу­жащих для измере-ния давления.

4. Назовите области применения для измерения температуры ме­тода термопары, метода терморезистора, метода сопротивления, мето­да цветовых индикаторов.

5. Какими приборами измеряются большие токи в переходных ре­жимах? Назовите разновидности измерительных шунтов. Почему они должны обладать возможно меньшей индуктивностью? Как это достига­ется?

6. Какие требования предъявляются к трансформаторам тока? Как уменьшить погрешность при измерении токов короткого замыкания с помощью трансформаторов тока?

7. Какими приборами измеряются напряжения в переходных режи­мах? Какие требования предъявляются к трансформаторам напряжения и делителям напряжения? Приведите схемы осциллографирования напря­жения дуги и восстанавливающегося напряжения дуги при заземленном и незаземленном контактах аппарата.

8. Kак определяются параметры восстанавливающегося напряже­ния по осциллограмме переходного процесса? Опишите принцип дейст­вия индикатора восстанавливающегося напряжения.

9. Как определить коэффициент мощности короткозамкнутого контура по параметрам цепи, по апериодической составляющей тока короткого замыкания, по фазовому сдвигу тока и напряжения на осциллограмме.

10. Как можно определить мощность и энергию дуги с помощью светолучевого и электронно-лучевого осциллографов? Приведите схему с преобразователем Холла для измерения мощности дуги.

11. Как определить индукцию переменного магнитного поля с использо-ванием микровольтметра и катушки-датчика, индукцию постоянного магнит-ного поля веберметром с катушкой-датчиком? Приведите схему осцилло-графирования магнитной индукции в ферромагнитных элементах.

12. Каковы преимущества и недостатки исследований движения дуги с помощью скоростной киносъемки, с помощью зондов?
Раздел 2. Исследования элементов выключателей
2.1. Испытания и исследования контактов и контактных узлов
Измерения падения напряжения на контактах преобразователем Холла [2]. Преобразователь Холла (рис. 2.1) представляет собой пластинку, изготов-ленную из специального полупроводникового материала, располагаемую в магнитном поле с индукцией В перпендикулярно к направлению силовых линий поля. Через пластинку пропускают электрический ток iу, называемый током управления. Магнитное поле, воздействуя на движущиеся заряды, отклоняет их, так что на одной из боковых сторон преобразователя Холла возникает избыток электрических зарядов и между соответствующими точками пластинки появляется электрическое напряжение ux .

Напряжение преобразователя Холла равно

,

где  ток управления преобразователя Холла;

^ В – индукция внешнего магнитного поля, в котором находится преобра-зователь;

k – коэффициент пропорциональности, зависящий от размеров и материала преобразователя Холла.

Если индукция В пропорциональна току в исследуемой цепи, а ток управления преобразователя Холла пропорционален напряжению на дуге uд , то

,

т. е. напряжение преобразователя Холла пропорционально мощности дуги.


Рис. 2.1. Схема устройства с преобразователем Холла

для измерения мощности дуги:

1  шунт; 2 – испытуемый выключатель; 3 – делитель напряжения;

4 – усилитель тока; 6 – обмотка ферромагнитного сердечника, в зазоре которого помещается преобразователь Холла; 5, 7 – усилитель напряжения; 8 – осциллограф; 9 – устройство для запуска горизонтальной развертки осциллографа
^ Исследования отбросов контактов. Экспериментальное изучение про-цессса дребезга контактов осложняется его кратковременностью и малыми перемещениями при этом подвижного контакта, что требует создания специальных методик регистрации откосов. В данной работе излагается методика, разработанная авторами и основанная на использовании эффекта изменения проводимости фотодиода. При размыкании исследуемых контактов, находящихся в цепи площади источника малого (не более 5 В) напряжения, на светочувствительную поверхность фотодиода падает луч света. Размыкание контактов осуществляется при малых токах (десятки миллиамперов), не вызывающих искровую дугу.

Фотодиод располагается с одной стороны контакта в плоскости его размыкания, а с другой стороны контакта в этой же плоскости устанавливается лампа накаливания с фокусирующей линзой (рис. 2.2). В замкнутом положении контактов свет не падает на фотодиод и ток в его цепи определяется темновой проводимостью. При отскоке контакта появляется просвет между контакти-рующими поверхностями и луч света проходит через этот просвет к фотодиоду. Величина тока в цепи фотодиода растет с увеличением его освещенности, т. е. в данном случае с увеличением величины просвета между контактами.






Рис. 2.2. Схема измерений с помощью фотодиода процесса дребезга контактов:

1 – подвижный контакт; 2 – неподвижный контакт; 3 – источник света; 4 – фокусирующая линза; 5 – фотодиод; 6 – усилитель; 7 – осциллографический гальванометр
Изменение тока в цепи фотодиода и изменение тока в цепи самих контактов регистрируются с помощью осциллографа. В качестве примера на рис. 2.3 приведена одна из осциллограмм, полученных при испытании контак-тора типа К1441. Для сравнения на этой осциллограмме построена (в тех же масштабах) расчетная зависимость изменения во времени расстояния между контактами при первом отскоке. Как можно видеть, сравнимые зависимости имеют одинаковый характер, однако расчет дает несколько завышенные (примерно 20 %) величины длительности и амплитуды этого отскока.


1

2

3

4,7 мс

1,2 мс

0,6 мс


Рис. 2.3. Характерная осциллограмма, полученная в ходе экспериментального изучения дребезга дугогасительных контактов контакторного типа

К1441 (при Fн = 13 Н; С =1,6 Н/мм, 2m1 = 0,07 кг, m2 = 0,04 кг, М = 1,6 кг):

1 – изменение тока в цепи контакта; 2 – изменение тока в цепи фотодиодного измерительного моста, соответствующее изменению х; 3 – расчетная зависимость х = х(t) для первого отскока контактов
Такое расхождение можно объяснить трудностью учета при расчете сложной картины изменений параметров контактной системы.
2.2. Испытания расцепителей и встроенных реле
Расцепители характеризуются номинальным током, током срабатывания, а также уставки по току и выдержкой времени. Разброс по току срабатывания расцепителей находится в пределах 10 %  15 % по выдержке времени. Под разбросом понимается отношение максимальной разности измеренных значений величин к ее среднему значению. Среднее значение – это алгебраи-ческая сумма измеренных величин к количеству измерений.

Испытания расцепителей максимального тока без выдержки времени на срабатывание для высоковольтных выключателей проводятся при быстром нарастании тока от 0 до 1,1 от значения уставки тока. Расцепители с нерегули-руемой уставкой проверяются 10 раз. Расцепители с регулируемой уставкой проверяются 5 раз при трех уставках  двух крайних и одной средней.

2.3. Испытания двигательных приводов высоковольтных выключателей
Двигательные приводы должны удовлетворять следующим требованиям [2]:

а) должна быть исключена возможность остановки подвижных контактов выключателя в промежуточном положении между замкнутым и разомкнутым положениями при отказе источника энергии;

б) привод должен иметь блокировку от повторного включения выключа-теля в случае, если он автоматически отключится до прекращения действия импульса на включение.

Для проверки первого из этих требований при электрическом приводе нужно разомкнуть цепь питания привода и наблюдать за поведением подвиж-ных контактов замыкающегося выключателя.

Для проверки второго требования необходимо произвести отключение выключателя при одновременном нажатии включающей кнопки.

Убедившись, что привод удовлетворяет перечисленным требованиям, можно переходить к дальнейшей проверке работы привода. Для этого последовательно производятся:

а) 10 циклов В-О (включение-отключение) при минимальных значениях энергетических параметров привода, т. е. при 0,85 номинального напряжения или 0,9 номинального давления;

б) 10 циклов В-О при максимальных значениях энергетических параметров привода, т. е. при 1,1 номинального напряжения или 1,1 номи-нального давления;

в) 30 циклов В-О при номинальном напряжении или давлении.
2.4. Проверка сигнализации высоковольтных выключателей
Проверка сигнализации производится с целью установления правиль-ности показаний установленных на выключателе указателей положения и одновременности переключения сигнальных вспомогательных контактов с главными контактами выключателя.

Вспомогательные контакты, сигнализирующие замкнутое положение выключателя, должны замыкаться только после того, как подвижные главные контакты займут положение, соответствующее нормальной работе выклю-чателя. Вспомогательные контакты, сигнализирующие разомкнутое положение выключателя, должны замыкаться не раньше, чем подвижные главные контакты пройдут 80 % пути при размыкании.

Вопросы для самопроверки

1. Какими силами вызывается отброс контактов? Какие методы и приборы применяются для измерений отбросов контактов при испыта­ниях? Укажите достоинства и недостатки оценки дребезга (вибрации) контактов с помощью электронно-счетных цифровых миллисекундомеров.

2. Что может служить мерой износа контактов? Укажите достоинства и недостатки различных методов измерений износов контактов.

3. Как проверяется одновременность размыкания контактов? Опи­шите методику измерений провала и зазора контактов на примере мостиковой контактной системы.

4. Как измеряется падение напряжения на контактах? Почему преобразо-ватель Холла может использоваться для определения паде­ния напряжения на контактах? Укажите преимущества и недостатки раз­личных методов измерений падения напряжения.

5. Как проверяется срабатывание расцепителей максимального тока высоковольтных и низковольтных выключателей? Что такое времятоковая характеристика выключателя? Какой вид имеет эта характеристика у выключа-теля с электромагнитным и тепло­вым расцепителями?

6. В чем заключаются испытания независимых расцепителей высо­ковольтных выключателей? При каких колебаниях напряжения эти расце-пители должны надежно срабатывать и вызывать отключение выключа­теля?

Раздел 3. Испытания по определению электрических

параметров аппаратов
3.1. Испытания на длительные нагревания
Температура деталей аппарата может измеряться термометром, термо-парой, по изменению сопротивления и по изменению цвета материала.

Ртутный термометр применяется только при протекании постоянного или переменного токов низкой частоты. При переменном токе высокой частоты применяется спиртовой термометр. Термопара представляет собой два провод-ника из разных материалов, имеющих одно соединение (спай). В качестве двух металлов используют медь-константановые или хромель-капель. Спай монтируется в поверхность нагретого тела. Свободный конец подключается к милливольтметру. При коротком замыкании или при высоких напряжениях измерения температур производятся по цвету, излучаемому нагретым телом.
3.2. Испытания на электродинамическую и термическую стойкость
Испытания аппаратов на электродинамическую стойкость должны произ-водиться в условиях, максимально приближенных к наиболее трудным усло-виям, которые могут возникнуть при эксплуатации с точки зрения электроди-намического влияния соединительных проводов, т. е. при токах короткого замыкания [2].

Испытание на термическую стойкость производится по той же схеме и в тех же условиях, что и испытание на электродинамическую стойкость, после того как испытание на электродинамическую стойкость проведено с положи-тельными результатами. Испытания высоковольтных аппаратов на терми-ческую стойкость производятся при условиях выдержки ГОСТа по продол-жительности времени термической стойкости.
3.3. Испытания на коммутационную способность в рабочих режимах при переменном токе
При испытании аппаратов переменного тока в качестве источника используют трансформатор тока. Этот источник поднимает ток до 1000 А при напряжении 10 В. Питание трансформатора осуществляется от сети.
3.4. Испытания на коммутационную способность при коротких замыканиях
При испытании аппарата производятся 20 коммутационных циклов с интервалом 5-10 секунд. В случае отсутствия в технической документации указания, с какой стороны аппарата подключается источник напряжения, испытание производится дважды, т. е. подключение производится сначала с одной стороны, а потом с другой.
3.5. Испытания на коммутационную способность при постоянном токе
Испытания проводятся в реальных условиях, а также в затруднительных условиях. Источник питания должен быть таким, чтобы на силовых зажимах напряжение испытуемого аппарата не превышало 10 % испытательного напряжения. Если напряжение или ток включения отличаются от испытательного напряжения или тока включения, то схема испытания должна содержать вспомогательные выключатели, предназначенные для изменения параметров схемы при каждой операции цикла В-О.


3.6. Специальные измерения, проводимые при исследованиях
Исследования газодинамических процессов в аппаратах. Основные методы измерений давления представлены в табл. 3.1.

^ Таблица 3.1

Основные методы измерений давления

Тип датчика

Частотный диапазон, Гц

Преимущества

Недостатки

Конструктивные особенности

Тензо-метричес-кий

0-2000

Стабильная статистическая характеристика; питание переменным и постоянным токами; сравнительно хорошая частотная характеристика

Низкий уровень выходного сигнала, большая чувствии-тельность к тепло-вым ударам, изме-нению влажности, электромагнитным полям

Возможна термокомплексация тензоэлементов. Требуется тщатель-ное экранирование всей измеритель-ной системы

Индуктив-ный (переменная индуктив-ность)

0-5000

Стабильная статичес-кая характеристика, возможность получе-ния частотно-модули-рованного сигнала; использование усили-теля переменного тока

Чувствительность к электронным помехам, нелиней-ность выходной характеристики, питание только переменным током частотой до 50 кГц

При большой чувствительности – большие габариты и вес датчиков

Емкостный (переменная емкость)

0-30000

Стабильная статичес-кая характеристика, хорошая частотная характеристика, малая чувствитель-ность к электромаг-нитным помехам, получение частотно-модулированного сигнала

Чувствительность к изменению температуры и влажности окружающей среды, нелиней-ность выходной характеристики, питание перемен-ным током частотой до 5 МГц

Генератор размещается вблизи датчика

Пьезо-электричес-кий

5-50000

Очень хорошая частотная характе-ристика, линейность выходной характе-ристики

Очень высокое выходное сопро-тивление, приме-нение усилителя постоянного тока, отсутствие стабиль-ной статической характеристики, большая чувстви-тельность к элект-ромагнитным помехам

Тщательное экранирование всей измерительной системы


В процессе опыта регистрировались следующие величины: контурный ток Iк; пропускаемый ток Iпр или ток дуги I; напряжение дуги U; давление, создаваемое дугой в дугогасительных устройствах; положение дуги. В качестве регистрирующего прибора использовался девятиканальный осциллограф типа 9SО-1F3.

Измерение давления проводилось с помощью емкостного датчика (рис. 3.1).

Датчик давления располагается непосредственно у входа в место интенсивного дугогашения. Положение дуги фиксируется электрическими зондами. Один располагается напротив датчика давления, а другой – на выходе из дугогасительной камеры.


Рис. 3.1. Емкостный датчик давления:

1 – неподвижный электрод; 2 – мембрана (подвижный электрод); 3 – изоляция (эпоксидный компаунд); 4 – изоляционная прокладка; 5 – шайба; 6 – винт с отверстием; 7 – провод подключения датчика; 8 – изоляционная трубка; 9 – корпус датчика


На рис. 3.2 приведены примеры схем силовой цепи и цепи управления при испытании автоматического быстродействующего выключателя серии АБЭ.

^ Измерение давления. Специфика измерения давления, создаваемого электрической дугой, выдвигает ряд требований, а именно на результат измерения не должны влиять сильные электромагнитные поля, внезапный нагрев (тепловой удар) и неизбежные механические сотрясения.


Рис. 3.2. Схемы силовой цепи (а) и цепи управления (б)

для выключателя серии АБЭ:

АЗ- автомат защиты; КЗ – короткозамыкатель; АИ – испытуемый автомат; КП – реле времени; РП – промежуточное реле; МО – электромагнитный затвор осциллографа
Оценка существующих методов измерений давления при быстропроте-кающих процессах с этих позиций позволила выделить метод с использованием емкостного датчика, обладающего хорошими характеристиками и таким основным преимуществом, как малая чувствительность к электромагнитным помехам.

Несмотря на достаточно большое количество известных конструкций емкостных датчиков, измерение давления в непосредственной близости к дуге и размещение датчика в зоне магнитопровода вызвали необходимость в разработке специальной конструкции (рис. 3.1).

Для уменьшения влияния теплового воздействия дуги мембрана 2 изготавливается из нержавеющей стали, имеющей малый коэффициент линейного расширения. Чтобы датчик не оказывал искажающего влияния на внешнее магнитное поле, все детали выполняются из немагнитных материалов. Особое внимание уделяется обеспечению точно заданного положения мембра-ны 2 относительно неподвижного электрода 1. С этой целью мембрана выполняется в виде цилиндрического стакана с тонким дном и непрессовывается на корпус 9 до упора в его пригоночную кромку, которая выступает на 0,06-0,08 мм над поверхностью неподвижного электрода 1. Электрод 1 жестко закрепляется в корпусе 9 отвердевшим эпоксидным компаундом 3. Для устранения возможных замыканий между электродами датчика помещается тончайшая (менее 0,02 мм) слюдяная пластина.

Блок-схема измерения давления приведена на рис. 3.3.



Рис. 3.3. Блок схема измерения давления:

Д – датчик; Г – блок генератора; ИУ – блок измерительного устройства;

УМ – блок усилителя мощности; В – вибратор осциллографа

Изменение емкости датчика под действием давления приводит к соответствующему изменению частоты генератора, размещенного непосредст-венно у датчика. Схема генератора представлена на рис. 3.4. Выходной сигнал с генератора поступает на вход усилителя ЕОМV-31, на выходе которого включен вибратор осциллографа.



Рис. 3.4. Схема генератора с амплитудной модуляцией сигналов
Калибровка системы измерения давления. Для калибровки датчиков в комплекте с измерительно-регистрирующей аппаратурой применяется пневма-тическое тарировочное устройство, представленное на рис. 3.5. Открытием клапана 2 сжатый воздух от источника 1 подается в промежуточный резервуар 3. Требуемая величина давления устанавливается по манометру 4, после чего клапан 2 закрывается. Подачей напряжения на катушку электромагнита тарировочного клапана 5 вызывается его быстрое раскрытие. Сжатый воздух проходит в свободную полость 7 перед датчиком 8 и воздействует на его мембрану. Зарегистрированная по манометру 4 величина давления считается соответствующей отклонению вибратора осциллографа. Раскрытием клапана 6 давление в полости 7 уравновешивается не менее трех раз, и затем определяется среднее отклонение луча вибратора.

Применением образцовых манометров и тщательной обработкой осциллограмм удалось получить относительную погрешность измерения давления не более 5 %.


Рис. 3.5. Устройство для тарирования датчика:

1 – источник сжатого воздуха; 2 – впускной клапан; 3 – промежуточный резервуар; 4 – образцовый манометр; 5 – электромагнит-ный клапан; 6 – разгрузочный клапан; 7 – свободная полость перед датчиком; 8 – тарировочный датчик давления



^ Исследования в вакуумных аппаратах. Для измерений давления в ваку-умных разрядниках и в выключателях используются ионизационные манометры. Предварительно перед измерением производится обезгаживание металлических частей манометра. Для этого по металлическим частям пропускается ток или осуществляется бомбардировка электронами. При измерении целесообразно включать ионизационную трубку в схему с автоматической стабилизацией электронного тока.

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   15

Похожие:

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconУчебно-методический комплекс составлен на основе: Учебно-методический...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconСтрахование
...

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconУчебное пособие Чебоксары 2010 Министерство образования и науки Российской...
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное...

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации государственное...
Министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Психология»
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Железнодорожные станции и узлы
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «опд. Ф. 01»
...

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное...
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница