Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Средства электрических измерений и методы контроля температуры электроустановок

Средства электрических измерений и методы контроля температуры электроустановок

При эксплуатации электроустановок измеряют напряжение, силу тока, сопротивление, мощность, частоту изменения направления и величину тока и расход электрической энергии с помощью различных электроизмерительных приборов.
Измерением называют определение физической величины опытным путем с помощью измерительных приборов.
Электроизмерительные приборы, как правило, имеют подвижную и неподвижную части. Подвижная часть, включающая в себя катушку или стальной якорь, которые механически объединены со стрелочным указателем и возвратными пружинами.
Измерительные приборы независимо от их назначения работают следующим образом: электрический ток, проходя через катушку прибора, вызывает появление вращающего момента, под воздействием которого преодолевая противодействие спиральных пружин, подвижная часть поворачивается на определенный угол. При этом стрелка, перемещаясь по шкале, указывает измеряемую величину.
Когда прибор отключают, вращающий момент исчезает и подвижная часть вследствие упругости пружин возвращается в исходное положение.                                                                          
Измерительные приборы различают по назначению, роду измеряемого тока, принципу действия, классу точности, а также форме корпуса, положению при измерениях и характеру применения: По назначению приборы подразделяют на амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, счетчики, частотомеры и др.
Измерительные приборы, как правило, можно применять либо в цепях переменного, либо в цепях постоянного тока, но есть приборы, которые можно применять для включения в цепи и переменного, и постоянного тока. По принципу действия электроизмерительные приборы относят к следующим системам: электромагнитной, магнитоэлектрической, электродинамической, индукционной, электростатической, термоэлектрической и вибрационной. В связи с тем, что абсолютно точных приборов нет, показания приборов несколько отличаются от действительного измеряемого значения. Разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины называют абсолютной погрешностью.
Оценку точности стрелочных измерительных приборов производят по их приведенной погрешности, равной отношению абсолютной погрешности показания ДА к значению, соответствующему наибольшему (номинальному) показанию прибора Ан, выраженному в процентах, т. е. упр ~  100%.

Приведенную погрешность при нормальных эксплуатационных условиях (температуре 20°С, правильной установке, отсутствии внешних магнитных полей и больших ферромагнитных масс) называют основной погрешностью прибора.
Измерительные приборы по степени точности делят на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают основную погрешность в процентах.                                                              /
Приборы классов точности 0,05 и 0,1 считают контрольными: 0,2 и 0,5 — лабораторными; 1, 1,5 и 2,5 — техническими; 4 — учебными. В зависимости от формы корпуса приборы бывают круглые, квадратные, прямоугольные и секторообразные; по характеру применения — стационарные (жестко укрепленные на месте установки) и переносные, а по положению при измерении — вертикальные (I), горизонтальные (—) или устанавливаемые под некоторым углом (<).
В настоящее время промышленность выпускает электроизмерительные приборы трех эксплуатационных групп А, Б и В. Каждая группа характеризуется допустимой температурой окружающей среды, при которой можно эксплуатировать приборы.
Для группы А допустимая температура окружающей среды О \ 35°С; группы Б - 30 + + 40°С; группы В, - 4(Н + 50°С; группы В2 V- 50 + 60°С. На шкале измерительных приборов условными значениями и цифрами указывают следующие данные: род тока, для которого предназначен прибор, систему прибора, напряжение изоляции, положение при измерениях, класс точности, а также год выпуска, номер прибора и его эксплуатационную группу. Перед включением прибора необходимо проверить соответствие его роду тока цепи, установить корпус в положение, соответствующее его нормальной установке, и стрелку прибора предварительно с помощью корректора поставить на нулевое деление шкалы.
Измерительные приборы электромагнитной системы применяют для измерения тока или напряжения в цепях постоянного или переменного тока. К достоинствам этих приборов относится их простота, дешевизна, надежность в эксплуатации, пригодность для измерения в сетях постоянного и переменного тока. Недостатками приборов электромагнитной системы являются их малая точность (класс точности 1; 1,5; 2,5), неравномерность шкалы, влияние внешних магнитных полей, зависимость показаний от частоты тока.
Для точного измерения тока и напряжения в целях постоянного тока применяют приборы магнитоэлектрической системы.
Высокая точность, чувствительность, равномерная шкала, малое потребление энергии (10"4 — 10"6 Вт), быстрое успокоение подвижной системы и малая чувствительность к внешним магнитным полям делает магнитоэлектрическую систему широко распространенной в вольтметрах, миллиамперметрах, микроамперметрах, а также в универсальных измерительных приборах (авометрах).
Однако приборы этой системы имеют высокую стоимость, чувствительность к перегрузкам и пригодность для измерения только в цепях постоянного тока. Последний недостаток может быть устранен путем включения прибора через полупроводниковый вентиль, но в этом случае прибор будет относиться уже к выпрямительной системе.
Для измерения напряжения, тока или мощности в цепях переменного и постоянного тока применяют приборы электродинамической Системы.
Действие прибора этой системы основано на взаимодействии проводников с токами.
Для измерения расхода электрической энергии в цепях переменного тока применяют приборы индукционной системы. Действие индукционного счетчика основано на взаимодействии вихревых токов с вращающимся магнитным полем. Для измерения частоты переменного тока применяют приборы вибрационной системы. Действие вибрационных приборов основано на использовании явлений электромагнетизма и механического резонанса. При резонансе, т. е. при совпадении частот собственных колебаний системы и колебаний внешнего источника, амплитуда колебаний данной механической системы резко увеличивается. Это свойство используют в измерительных приборах вибрационной системы. Цифра на шкале, стоящая против вибратора, колеблющегося с наибольшей амплитудой, указывает частоту тока в сети.

Схема включения амперметра и вольтметра
Схема включения амперметра и вольтметра при измерении малых (а) и больших (б) сопротивлений и схема включения омметра (в)

Большинство частотомеров вибрационной системы предназначено для измерения частот 45—55 Гц. Однако встречаются частотомеры, рассчитанные для измерения более высоких частот (до 1550-1650 Гц).
Достоинство приборов вибрационной системы — независимость показаний от напряжения сети. Недостатки — зависимость показаний от механических вибраций, невозможность измерения высоких частот и прерывность шкалы, вследствие чего затрудняются измерения на промежуточных частотах, когда одновременно колеблется несколько вибраторов.
Измерение сопротивления можно осуществлять, используя метод амперметра и вольтметра.
Для измерения расхода электрической энергии переменного тока применяют счетчики индукционной системы. Схемы включения счетчиков в сеть ( подобны схеме включения ваттметра, т. е. одну обмотку счетчика включают последовательно с нагрузкой, а вторую — параллельно ей.
Методы контроля температуры электроустановок. В процессе эксплуатации электроустановок контролируют температуру отдельных частей электрических машин, трансформаторов и других установок, а при пуско-наладочных испытаниях определяют температуру для точного измерения сопротивления постоянному току, проверки состояния изоляции, измерения диэлектрических потерь. Наиболее распространены следующие четыре метода измерения температуры:
Метод термометра, т. е. измерение температуры специальным прибором — термометром (ртутным, спиртовым и т. д.), состоящим из запаянной колбы (баллончика с капилляром) и шкалы.
Для определения температуры методом термометра чувствительный элемент (резервуар) термометра прикладывают к поверхности контролируемого объекта.
Термометры допускается применять в тех случаях, когда размеры аппарата настолько велики, что температура нагрева практически не изменяется от присутствия термометра. В остальных случаях применяют термопары.
Чувствительный элемент термометра обертывают тонкой фольгой и плотно прижимают к детали, температуру которой измеряют. Крепление термометра в процессе контроля не должно ослабевать. Ту часть чувствительного элемента (резервуара), которая не соприкасается с деталью, защищают от охлаждения извне сухой ватой, асбестом, войлоком или другими подобными материалами таким образом, чтобы не ухудшились условия охлаждения детали.
При наличии в зоне измерения переменных магнитных полей, влияющих на показания ртутного термометра, использование такого термометра не допускается.
Термометр ртутный
Термометр ртутный (а) и шкалы температур (б)

 

Горячий спай термопары плотно прикрепляют к детали, крепление его не должно ослабевать во время контроля.
Должны быть приняты меры, чтобы провода термопары не соприкасались с деталью, не отводили от нее тепло, условия охлаждения этой детали не должны ухудшаться.
Провода термопары во избежание образования контуров, в которых могут индуктироваться электродвижущиеся силы, скручивают между собой и располагают по возможности вне сферы действия переменных магнитных полей.
Холодный спай термопары располагают в месте, не подверженном воздействию тепловых излучений и посторонних воздушных течений. Холодный спай рекомендуется помещать в сосуд или термостат. Температуру среды, окружающей холодный спай термопары, измеряют термометром.
Определение температуры методом измерения сопротивления
Определение температуры методом измерения сопротивления:
1 — логометр ЛПр-53; 2— панель управления катушек; 3 — переключатель ПМТ; 4 — термометр сопротивления; 5 —доска зажимов; 6 — аккумулятор

Определение температуры методом измерения сопротивления.
Метод сопротивления, заключающийся в определении превышения температуры по разности сопротивления в нагретом и холодном состояниях, применяют для определения температуры катушек (обмоток), намотанных проводником из металла с известным температурным коэффициентом сопротивления.
Сопротивление измеряют мостом постоянного тока или методом вольтметра-амперметра при протекании постоянного тока, величина которого не должна превышать 15 % номинального значения.
Перед измерением сопротивления катушек (обмоток) в холодном состоянии их следует выдерживать в помещении, в котором проводят измерение, не менее 8 ч. Температура помещения должна быть зафиксирована в протоколе испытаний.
Провода для измерения малых сопротивлений присоединяют так, чтобы их сопротивление и сопротивления точек их присоединения не влияли на величину измеряемого сопротивления.
Точки присоединения проводов при измерении сопротивления в холодном и нагретом состояниях должны быть одни и те же. Провода, служащие для измерения сопротивления катушек (обмоток), особенно катушек (обмоток) с малым сопротивлением, следует к указанным точкам припаивать.

 
« Сравнение эффективности статических компенсирующих устройств   Стандартные напряжения выше 1000 В »
электрические сети