Чем ближе этот показатель к 100, тем выше качество испытываемого устройства
Лекции.Орг

Поиск:


Чем ближе этот показатель к 100, тем выше качество испытываемого устройства




Рис. 2

Т1 – регулируемый автотрансформатор Т2 – повышающий трансформатор D – диод (однополупериодный выпрямитель) С – накопительный конденсатор Z – защитный импеданс I – электронный ключ; содержит систему из тиристора и быстродействующих диодов, имитирующую электромеханический выключатель L – испытываемая обмотка Е – схема для определения и обследования характеристической кривой

 

Автотрансформатор Т1 служит для установки нужного напряжения. Здесь речь идет о пиковом напряжении, в то время как электрическая прочность изоляции характеризуется эффективным напряжением переменного тока.

Когда ключ I разомкнут, конденсатор С заряжается через диод D. В следующем полупериоде диод D заперт; тогда замыкается ключ I и разряжается конденсатор С на обмотку L.

 

ё

Рис. 3

а – напряжение на высоковольтной вторичной обмотке трансформатора

b – жирная кривая: заряд конденсатора

с – момент замыкания электронного ключа

d – затухающие колебания при разряде конденсатора

 

Наиболее важная часть этой диаграммы помечена буквой "d". Именно эта часть характеризует результат испытания.

Рассмотрим теперь колебания напряжения на испытываемой обмотке после замыкания ключа I.


Рис. 4

V – огибающая затухающих колебаний, обусловленных потерями (ограниченная добротность Q)

Vo – подаваемое напряжение

t1 – время нарастания напряжения (время замыкания электронного ключа)

f – собственная частота резонансного контура (значение индуктивности L выражается в генри)

Р1 и Р2 – пиковые значения

 

Собственную частоту колебаний резонансного контура, образованного встроенным накопительным конденсатором и индуктивностью испытываемой обмотки, можно получить из выражения:

где w = 2pf, отсюда или

Это теоретическая сторона вопроса. На практике же существуют влияющие факторы, действие которых приводит к индивидуальному характеру кривой для каждой конкретной обмотки:

· паразитные емкости между витками, а также между витками и землей;

· последовательный защитный дроссель (встроенный в прибор), который служит ограничителем пикового тока в случае короткого замыкания в испытываемой обмотке; это защищает электронный ключ от повреждения;

· индуктивность рассеяния;

· качество и количество железа в сердечнике;

· омическое сопротивление обмотки.

Все эти факторы определяют индивидуальный характер каждой обмотки с соответствующей характеристической кривой. Этим объясняется различие (иногда значительное) характеристических кривых двух одинаковых обмоток, изготовленных на разном оборудовании или с применением разных каркасов.

Зависимость напряжения V огибающей затухающих колебаний от времени определяется омическим сопротивлением обмотки R и ее индуктивностью L, как следует из формулы (1) на рис. 4.

И в этом случае существуют влияющие факторы, вызывающие отклонение от теоретической модели, особенно при наличии дефектов изоляции между витками обмотки (полное или частичное короткое замыкание), а также при наличии утечки на землю.

Короткое замыкание одного или нескольких витков образует подобие трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Это приводит к резкому уменьшению индуктивности первичной обмотки и к аномальному потреблению энергии. Следует иметь в виду, что удвоение количества витков приводит к увеличению индуктивности в четыре раза.


В нашем случае следует учитывать накопленную в конденсаторе энергию (полученную на этапе заряда) и более быстрое затухание колебаний.

 

1) образцовая кривая 2) короткозамкнутые витки
Рис. 5  

 

Следует также отметить, что действительно важной величиной является время нарастания напряжения t1 (между уровнями 10% – 90% максимального напряжения). Как указывалось выше, чем короче это время, тем более жестким является испытание.

У наших приборов это время составляет 0,2 мкс + 0,3 / -0,1 мкс (стандарт CEI EN 60034-15).

Пояснения по поводу значений Q и L изложены в подразделе D.

В. Энергия импульсов

Вторым важным моментом, определяющим качество испытаний, является энергия импульсов.

Эта энергия определяется в основном энергией, накопленной в конденсаторе С, который подключается к испытываемой обмотке на этапе разряда.

Накопленная в конденсаторе и отдаваемая при его разряде на обмотку энергия описывается следующим выражением:

W = 1/2 C V2

где W – энергия в джоулях; С – емкость в фарадах; V – испытательное напряжение.

В стандартном варианте исполнения прибора H2/CPS при емкости конденсатора 0,05 мкФ и максимальном напряжении 5000 В подаются импульсы с энергией

W = 0,625 Дж

Значение энергии должно быть оптимизировано, чтобы получить возможный разряд между критичными точками в обмотке, однако оно не должно быть слишком высоким, чтобы не получались бесполезные и даже опасные пробои.

Следует также подчеркнуть существенное различие между нашей системой испытаний и системами испытаний у наших конкурентов.

В нашей системе (см. рис. 2) электронный ключ является устройством, обеспечивающим полноценное замыкание; это позволяет получить реальное соединение конденсатора С и индуктивности L при любой полярности напряжения. В результате получаются затухающие колебания с постоянной частотой, достигается более эффективное использование энергии и обеспечиваются более жесткие условия испытания.

Другими словами, применяемый фирмой Risatti двунаправленный (биполярный) ключ позволяет нагрузке резонировать с накопительным конденсатором. Это обеспечивает биполярное возбуждение обмотки с приложением как положительного, так и отрицательного напряжения при каждом цикле возбуждения.


В некоторых конкурирующих системах ключ "I" является однонаправленным (по соображениям стоимости). Он обеспечивает лишь разряд конденсатора на обмотку, поэтому здесь отсутствует полноценное соединение конденсатора и индуктивности. Таким образом, обмотка здесь резонирует на собственной частоте колебаний контура, образованного паразитными емкостями, в результате чего происходит диссипация энергии подаваемого импульса.

При этом форма колебаний отличается от классической формы затухающих колебаний: более низкая частота в первом периоде и значительно более высокая частота в конце (с более низкой амплитудой напряжения). Это обусловлено более низким значением паразитной емкости в сравнении с емкостью накопительного конденсатора.

Такой метод испытания при том же уровне испытательного напряжения является менее жестким, чем метод, который применяется в наших системах, поскольку требует подачи более высокой начальной энергии для обеспечения качественного испытания. Однако увеличение энергии может вызвать обширные повреждения (пробои) обмотки в критичных точках.

Следует отметить также важность частоты повторения импульсов. Эта частота должна быть достаточной для реализации испытания, способного выявить все возможные слабые места в обмотке.

С. Испытательное напряжение

Строгие правила (особенно в отношении обмоток крупных электрических машин) определяют требования к выбору значения испытательного напряжения (стандарты IEC 34-15, IEEE 522 и т.д.). Для выбора этого значения используется тот же принцип, который применяется при испытании электрической прочности диэлектрика. Единственная разница состоит в том, что здесь речь идет о пиковом значении напряжения. Используется следующая формула:

Vp = (2 V + 1000) ´ К

где: Vp – испытательное напряжение;

V – рабочее напряжение испытываемой обмотки;

К – постоянный коэффициент, который выбирается пользователем в интервале 1,2 ÷ 1,6. Этот коэффициент учитывает тот факт, что здесь применяется импульсное напряжение, пиковое значение которого превышает эффективное значение в 1,41 раз. Возможный интервал значений коэффициента К учитывает характеристики испытываемой обмотки и необходимое качество испытания.

Очень важно иметь в виду, что напряжение, реально действующее на испытываемой обмотке, может значительно отличаться от установленного испытательного напряжения.

Если обратиться к рис. 2, то можно заметить наличие импеданса Z, предназначенного для защиты электронного ключа в случае короткого замыкания. Этот импеданс суммируется с импедансом соединительных кабелей и схем коммутации, в результате чего возникает падение напряжения на нагрузке, пропорциональное импедансу нагрузки (в крайнем случае короткозамкнутой нагрузки это напряжение равно нулю).

Жесткость испытания в значительной мере определяется приложенным к нагрузке напряжением. Особенно важно учитывать это при низкой индуктивности обмоток (обмотки с небольшим количеством витков или с небольшим количеством железа).

В принципе всегда важно проверять приложенное к обмотке напряжение, особенно в случае низкого ее импеданса.

Это обеспечивается путем отсчета амплитуды первого пика измеряемой кривой в сантиметрах (по делениям шкалы). Это значение индицируется в левой части дисплея; его следует умножить на цену деления шкалы (В/см), которая индицируется в левой нижней части дисплея.

Например, амплитуда подаваемого на испытываемую обмотку импульсного напряжения определяется как 4 см ´ 200 В/см = 800 В.


D. Исследование характеристических кривых

Результат импульсного испытания витков обмотки оценивается с учетом двух параметров: L и Q
(рис. 4).

L – Этот параметр характеризует индуктивность обмотки.

Он вычисляется по резонансной частоте (f), как следует из пояснений к рис. 4. Это значение зависит от количества витков, характера соединения обмоток и от железного сердечника. Отличие измеренного значения от занесенного в память вызывается действием этих факторов.

Q – Этот параметр связан с временем затухания колебаний, как следует из рис. 4 и соответствующих пояснений (затухание обусловлено потерями энергии в меди и железе). Это значение определяется по отношению пиковых значений напряжения первых колебаний.

Чем больше значение Q, тем ниже затухание и тем выше качество испытываемой обмотки (отсутствие замыканий между витками и обмотками, а также отсутствие утечек).

В испытаниях, использующих занесенную в память образцовую характеристическую кривую, для оценки испытываемого устройства применяются следующие соотношения:

Qs – образцовая добротность Ls – образцовая индуктивность

Общий показатель качества T.Q.F.=

Чем ближе этот показатель к 100, тем выше качество испытываемого устройства.

Все значения отображаются на дисплее. При задании соответствующих пороговых значений автоматически получается результат испытания типа "годен - негоден" (GO - NO GO), который индицируется зеленым и красным светодиодами. При наличии дополнительного принтера можно распечатать все данные.

Для оценки качества обмотки следует учитывать и третий параметр: наличие коронного эффекта, называемого также микроразрядом. Этот эффект возникает при неидеальности изоляции в двух точках, в результате чего возникают небольшие электронные потери, ограниченность которых не позволяет сформироваться реальному пробою. В темноте этот эффект проявляется в виде слабого свечения вокруг кабеля (коронный разряд) и сопровождается потрескиванием, интенсивность которого зависит от размера потерь.

Этот эффект, даже если он не очень выражен, может вызвать быстрое разрушение изоляции в этой точке, что может привести в дальнейшем к перегоранию обмотки.

На дисплее прибора H2/CPS этот эффект проявляется в виде высокочастотного "звона" (с частотой 2 ÷ 4 МГц или 10 МГц) на пиках колебаний затухающего напряжения, причем амплитуда этих высокочастотных колебаний убывает по мере убывания амплитуды затухающих колебаний, как показано на рис. 6.

Рис. 6


У компьютеризированных приборов, предназначенных для заводского контроля качества продукции (Н4/С - Н5/С - Н14/С), возможно автоматическое обнаружение этого эффекта с отображением на экране и обработкой данных для всестороннего анализа всей продукции.

Здесь необходимо сделать несколько важных замечаний.

Коронный эффект является индикатором плохой изоляции, поэтому даже в отсутствие явных аномалий это может означать сокращение срока службы испытываемой обмотки.

В любом случае во избежание ложной тревоги следует помнить, что микроразряд возникает в воздухе между двумя точками, причем его наличие или отсутствие в сильной степени зависит от температуры и влажности окружающей среды. В особенности следует учитывать это в автоматической системе обнаружения.

На практике весьма затруднительно задать приемлемые допуски, которые можно было бы считать обоснованными для любых условий окружающей среды и неизменными во времени. Как правило, лучше увеличить на несколько процентов испытательное напряжение, чтобы достичь пробоя и исключить сомнения.

В любом случае испытанию SURGE TEST обычно подвергают еще не пропитанные обмотки (поскольку в этом состоянии легче обнаружить и легче устранить дефекты), поэтому в точках наличия небольших поверхностных нарушений или проколов эмалевой изоляции проблема обычно устраняется после пропитки.

Е. Методы испытаний

Существует четыре метода испытаний.

Сравнение с образцовой кривой (Master)

Cравнение отдельных фаз для однофазных и трехфазных обмоток с занесенными в память данными. Это решение позволяет в любое время проверять характеристики обмоток, имея занесенную в память образцовую кривую.

Сравнение между фазными обмотками

При отсутствии образцовой кривой можно проверять трехфазные обмотки путем взаимного непосредственного сравнения трех фазных обмоток и контролировать их идентичность.

Примечание:

Трехфазные обмотки можно испытывать в трех разных конфигурациях: отдельные фазные обмотки, в соединении звездой или в соединении треугольником.

Как подключить прибор H2/CPS, описано в Руководстве для пользователя. Для оценки распределения подаваемого напряжения необходимо отметить, что при испытании статора в варианте соединения треугольником испытание одной обмотки в действительности является испытанием этой обмотки с параллельно подключенными к ней последовательно соединенными между собой двумя другими обмотками, а при испытании статора в варианте соединения звездой испытание всегда производится на двух последовательно соединенных фазных обмотках. Это следует учитывать при оценке испытательного напряжения (см. подраздел "С").

Метод испытаний отдельных обмоток и фазных роторов описан в Руководстве для пользователя H2/CPS.

В процессе усовершенствования рабочих характеристик продукции разработаны еще два метода испытаний: импульсное испытание с повышенным воздействием (INCREASED STRESS SURGE) и реверсивное импульсное испытание (REVERSE SURGE).

Импульсное испытание с повышенным воздействием (INCREASED STRESS SURGE)

Этот метод предназначен для испытания трехфазных электродвигателей в соединении звездой (при отсутствии доступа к общей точке звезды) и реализует возможность повышения испытательного напряжения на выводах обмоток без повышения общего испытательного напряжения.

При соединении с землей двух выводов (рис. 7) получается последовательное соединение верхней обмотки с двумя параллельно соединенными между собой нижними обмотками. В результате уменьшения последовательного импеданса достигается увеличение напряжения на выводах испытываемой обмотки до 2/3 подаваемого напряжения, тогда как в обычном варианте (рис. 8) это напряжение составляет лишь 1/2 подаваемого напряжения.


Последовательность выполняемых испытаний указывается светодиодами, расположенными над соединителями высоковольтных кабелей. Светящийся светодиод индицирует "горячий" вывод для импульса.

Рис. 7 Рис. 8

При соединении треугольником напряжение на выводах испытываемой обмотки всегда соответствует номинальному напряжению, однако испытание каждой обмотки производится как в обычном ("NORMAL"), так и в инверсном ("REVERSE") режиме (рис. 9).

 

Рис. 9

Реверсивное импульсное испытание

Этот вариант, когда он задействован в меню настройки ("SET MENU"), реализует автоматическое выполнение испытаний каждой обмотки в режиме прямого ("DIRECT") и обратного ("REVERSE") воздействия.

Представленные на следующей странице схемы поясняют выполнение различных испытаний.

Основным достоинством этого метода является то, что на каждую обмотку подаются высоковольтные импульсы в обоих направлениях. Это повышает жесткость испытания, поскольку при этом значительно лучше выявляются дефекты изоляции между обмотками и землей.

Полученные кривые отображаются в двух группах: первая группа из трех кривых для испытаний в режиме прямого ("DIRECT") воздействия и вторая группа из трех кривых для испытаний в режиме обратного ("REVERSE") воздействия.





Дата добавления: 2015-05-06; просмотров: 452 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Рекомендуемый контект:


Поиск на сайте:



© 2015-2020 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.