Средства измерений для испытаний трансформаторов

Измерению подлежат электрические, тепловые и механические величины, интервалы времени, а также физико-химические характеристики масла (или других жидких диэлектриков).
Значения электрических токов и напряжений при испытаниях силовых трансформаторов обычно слишком велики и не могут быть измерены непосредственно, и поэтому применяются масштабные преобразователи: делители и трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, шунты.
Измерительные трансформаторы позволяют измерять только переменные напряжения и токи синусоидальной формы. Они используются также для измерения мощности переменного тока (активной и реактивной) и частоты. Для измерения напряжений и токов другой формы — при наличии высших гармоник, импульсных и т.д. — применяют более универсальные средства — делители напряжения и шунты, обладающие близким к постоянному коэффициентом деления в широком диапазоне частот. Точность преобразования (измерения) делителей и шунтов определяется их амплитудно- и фазово-частотны м и характеристикам и.
К приборам для измерения электрических величин относятся различные вольтметры, амперметры, ваттметры. Для измерений на переменном токе применяют вольтметры действующих (эффективных), средних и максимальных значений; для измерения потерь — малокосинусные ваттметры; для измерений частоты — частотомеры, анализаторы гармоник. Импульсные напряжения измеряются специальными пиковыми вольтметрами для измерения однократных импульсов. При испытаниях изоляции могут использоваться электростатические вольтметры высокого напряжения.
Широко используются различные осциллографы — электромагнитные и электронные, с периодической и ждущей разверткой, для измерения повторяющихся и однократных процессов, с памятью, с аналоговым и дискретным преобразованием сигнала и т.д. Они позволяют измерять и записывать различные электрические величины, а также другие величины, преобразованные в электрические. При импульсных испытаниях изоляции с их помощью контролируется форма и временные параметры импульсов.
Высокое качество измерений обеспечивают приборы и устройства на основе цифровой техники. Они обладают большой помехоустойчивостью, высокой точностью, имеют встроенные программы для обработки результатов измерений или выход для подключения к компьютеру.
Для измерений индуктивностей, емкостей, тангенса угла диэлектрических потерь используются мосты переменного тока. Активные сопротивления измеряются мостами постоянного тока. В мостовых схемах применяются образцовые меры сравнения — резисторы, конденсаторы, магазины сопротивлений и емкостей. Образцовые меры используются также в качестве измерительных шунтов.
Сопротивления изоляции измеряются мегаомметрами.
Для измерений коэффициентов трансформации могут применяться специальные мосты.
Для измерений интенсивности ЧР используются специальные приборы, позволяющие измерить кажущийся заряд ЧР. В измерительную схему входят фильтры, позволяющие выбрать определенный диапазон или полосу частот для измерений.
В некоторых случаях (перед импульсными испытаниями изоляции, при испытаниях на стойкость к токам КЗ) необходимо измерять токи в обмотках при воздействии на них импульсных напряжений, а также распределение этих напряжений по обмоткам. Для этого используются генераторы повторяющихся импульсов и осциллографы, которые могут быть объединены в один прибор.
При испытаниях на нагрев необходимо измерять температуру различных частей трансформатора и охлаждающей среды (атмосферного воздуха, воды). Для этого обычно используются термометры и термопары (последние в комплекте с миллиамперметром). Средняя температура обмотки (ее изменение в процессе нагрева по сравнению с исходным холодным состоянием) определяется по изменению сопротивления обмотки постоянному току, измеряемому с помощью моста постоянного тока. Для измерения температуры наиболее нагретой точки можно использовать различные датчики, встраиваемые в обмотку, действие которых основано на изменении определенных физических характеристик при изменении температуры. Например, разработан миниатюрный кварцевый генератор звуковой частоты, возбуждаемый магнитным полем рассеяния обмотки. Частота колебаний генератора зависит от температуры. Электромагнитные волны излучаются антенной, встроенной в датчик, и улавливаются приемником, установленным вне бака трансформатора. В другом датчике используется оптическая призма из материала, коэффициент преломления которого зависит от температуры. Луч света от внешнего источника проходит в призму по волоконному световоду из электроизоляционного материала, проходящему через изоляцию трансформатора. Отраженный луч возвращается по тому же световоду и воздействует на светочувствительный прибор, показания которого зависят от светового потока, меняющегося с изменением коэффициента преломления.
Для выявления наиболее нагретых мест на поверхности трансформаторов (например, на баках, вводах, присоединительных элементах) и их температуры удобно использовать так называемые тепловизоры, действие которых основано на приеме и регистрации интенсивности инфракрасного излучения, а также пирометры.
Далее, при испытаниях на нагрев необходимо измерять величины, характеризующие работу систем охлаждения. С этой целью используются манометры, измеряющие давление на входе и выходе маслонасосов, расходомеры для определения расхода охлаждающей воды.
При механических испытаниях должны применяться тензорезисторы для измерения механических напряжений. Допускается применение тензометров. При испытаниях под вакуумом необходимы вакуумметры.
При проверке уровня звука используются шумомеры с электрическими полосовыми фильтрами.
Измерение промежутков времени осуществляется секундомерами; малые промежутки времени (милли- и микросекунды) измеряются при помощи осциллографов.
Для испытаний масла необходимы испытательные установки для определения пробивного напряжения (маслопробойники) и тангенса угла диэлектрических потерь, приборы для проведения химанализа, определения температуры вспышки, измерения газосодержания и количества мехпримесей. Для анализа растворенных в масле газов используются хроматографы.