- ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ
а) Диаграммы переключения для переключателей, не имеющих контакторов
Диаграмма переключения определяет последовательность срабатывания контактов в зависимости от угла поворота вала переключателя и характеризует степень изношенности контактов. Диаграмма снимается при ручном переключении, при этом отмечают угол поворота вала переключателя в момент касания или размыкания контактов, а также нормальные рабочие положения переключателя.
Снятие круговой диаграммы может производиться методом сигнальных ламп или методом осциллографа. Разберем оба метода на примере испытания переключающего устройства типа РНТ-9, установленного на трансформаторах типа ТМН.
Круговая диаграмма с помощью сигнальных ламп снимается следующим образом. К свободному концу вертикального вала переключателя, находящемуся под нижним фланцем (рис. 20), прикрепляют металлический диск с приклеенной к нему круговой шкалой, разделенной на 360°. Для отсчета углов поворота вала на неподвижной части переключателя закрепляют указательную стрелку (сделанную из мягкой проволоки или жести). Для повышения точности отсчета плоскость шкалы должна быть перпендикулярна оси вала переключателя.
Диаграмму переключения необходимо снимать на каждой фазе отдельно, во всех положениях переключателя при вращении шестерни 2 (рис. 28) по часовой стрелке (движение от 9 к 1 положению) и против часовой стрелки (движение от 1 к 9 положению), если смотреть со стороны, противоположной валу ручного привода.
Снятие диаграммы переключений перед включением в работу нового трансформатора производится без выемки переключателя из бака. Для этой цели достаточно слить масло переключателя и открыть люки на боковых стенках бака. Затем отсоединяют провода, идущие от переключателя к реактору, и собирают схему, как показано на рис. 38,а, закоротив клеммы всех неподвижных контактов на барабане переключателя. Кроме того, по соображениям техники безопасности необходимо закоротить и заземлить выводы ВН трансформатора. Заранее приготовив протокол записей (форма протокола дана в приложении 11), приступают к снятию круговой диаграммы. Для этого устанавливают переключатель в первое положение и включают питание сигнальных ламп. При этом загораются лампы основных контактов ОК, а лампы вспомогательных контактов ВК могут и не гореть. Они должны загораться вскоре после начала вращения вала переключателя до погасания ламп основных контактов ОК.
Рис. 38. Схема включения сигнальных ламп для проверки последовательности срабатывания контактов переключателя (а) и отсчета углов поворота вала переключателя при пользовании осциллографом (б).
ОК — основной контакт; ВК — вспомогательный контакт; 1, 2, 5 — неподвижные контакты; Ш — шестерня приводного механизма; ЩК — щеточный контакт; В — вибратор осциллографа; Б — батарея.
По шкале углов отсчитывают начальное (в первом положении переключателя) значение угла и начинают медленно вращать вал переключателя до момента размыкания контактов ОК, что сигнализируется погасанием соответствующих ламп. При этом сигнальные лампы могут гаснуть не одновременно. Углы, при которых гаснут лампы, должны быть зафиксированы и занесены в протокол испытаний.
Затем продолжают вращение вала переключателя до зажигания ламп контактов ОК. При дальнейшем вращении вала переключателя гаснут лампы контактов ВК. Вал переключателя доводят до второго рабочего положения, причем лампы ВК, как ,и в первом положении, могут не гореть.
Таким образом, продолжают снятие круговой диаграммы до крайнего положения переключателя, а затем — при вращении вала переключателя в обратную сторону, т. е. от последнего положения к первому. При этом отмечают и заносят в протокол углы поворота вала переключателя, при которых происходит погасание и зажигание ламп, а также углы, соответствующие нормальным рабочим положениям. По данным протокола строят развернутую круговую диаграмму подобно указанной на рис. 39,а.
Из диаграммы определяют величину перекрытия, т. е. величину положения моста переключателя в градусах. Переключатель признают годным для эксплуатации, если во всех положениях величина перекрытия П≥3°. Если мост на какой-нибудь фазе будет меньше, то необходимо сначала проверить правильность снятых показаний, так как во время съемки могла быть допущена ошибка. В случае необходимости подвижные контакты с малым мостом следует заменить и вновь снять круговую диаграмму.
По диаграмме «вперед» и «назад» для одной и той же ступени (например, второй, рис. 39,а) можно судить о том, не нарушено ли крепление держателей подвижных контактов на валу переключателя. Последнее может иметь место, если величина люфта велика и диаграмма «вперед» сильно отличается от обратной диаграммы «назад».
При снятии круговой диаграммы методом осциллографа используют схему рис. 38,а и вместо сигнальных ламп включают вибраторы осциллографа. При этом для
отсчета углов поворота вала переключателя включают дополнительный вибратор, как показано на рис. 38,б.
Рис. 39. Развернутая круговая диаграмма одной фазы переключателя (а) и осциллограмма (б), снятая для одного направления движения.
2, 3, 4 — нормальные рабочие положения переключателя; КП — конечное положение переключателя; ОК — основной контакт; ВК — вспомогательный контакт; П — перекрытие контактов; Л — люфт; I — контакт замкнут; II — контакт разомкнут; 5 — запись вибратора ОК; 6 — то же ВК; 7 — отметка углов а.
Включение этого вибратора может быть осуществлено на любой шестерне, установленной непосредственно на валу переключателя или связанной с валом переключателя зубчатой передачей. При вращении вала переключателя зубцы этой шестерни будут замыкать щеточный контакт, обеспечивая подачу импульсов тока через дополнительный вибратор осциллографа и регистрацию углов поворота вала переключателя. Угол поворота а в градусах, соответствующий расстоянию между двумя соседними отметками углов (рис. 39,б), определяют из выражения
, где 1 — число зубцов шестерни, nш — скорость вращения шестерни, об/мин, и пв — скорость вращения вала переключателя, об/мин.
Для снятия осциллограммы переключатель устанавливают в одно из крайних положений. Затем включают
приводной электродвигатель переключателя и одновременно подключают осциллограф. Такие осциллограммы снимают для обоих направлений вращения вала переключателя. Допускается снятие осциллограмм для каждой фазы переключателя в отдельности. По осциллограммам (рис. 39,6) строят развернутую круговую диаграмму подобно приведенной на рис. 39, а.
Метод осциллографа обладает рядом преимуществ: переключатель в процессе испытания двигается с той же скоростью, с какой протекает рабочий процесс переключения; диаграмма снимается во много раз быстрее, чем при вращении ведущих шестерен механизма от руки; диаграмма получается более наглядной.
б) Диаграммы для переключателей с контакторами и реактором
Рассматриваемый метод применим для испытания отечественных переключающих устройств типа РНТ-13 (РНТ-13А), оборудованных контакторами, а также для аналогичных конструкций переключателей зарубежного производства.
Для снятия диаграмм, определяющих последовательность действия отдельных частей переключателей, необходимо на приводном валу между механизмом и контактором закрепить шкалу углов, разделенную на 360°. Шкала закрепляется таким образом, чтобы металлическая стрелка, укрепленная на одном из болтов муфты вала, совпадала с нулевым делением шкалы. В дальнейшем положение шкалы не изменяется. Собрав схему, 'как показано на рис. 40, устанавливают переключатель в одно из нормальных положений; чтобы исключить искажение за счет люфта предварительно вращают рукоятку приводного механизма в ту же сторону, в какую будут вращать рукоятку при снятии круговой диаграммы. Диаграмму снимают при одном полном обороте вала независимо от того, происходит ли за этот оборот одно или два переключения.
После включения питания схемы начинают медленно вращать рукоятку приводного механизма переключателя. При этом момент размыкания контактов контактора определяют по освобождению зажатого между контактами щупа толщиной 0,1—0,2 мм или по уменьшению накала сигнальной лампы.
Рис. 40. Схема для снятия круговой диаграммы переключателей, оборудованных контакторами.
П1 и П2 — переключатели; К2 — контакторы; РО — регулировочная обмотка; Р— реактор; 1—3 — неподвижные контакты; I и II — подвижные контакты; ИП — изоляционная прокладка.
Размыкание контактов переключателя П2 отмечают по погасанию лампы и фиксируют по шкале углов. Если лампа не погаснет, то это указывает на неправильный монтаж переключающего устройства. Продолжая вращать рукоятку, фиксируют замыкание контактов того же переключателя и контактора на следующем положении. После поворота приводного вала на 180° рукоятку для снятия возможных ошибок за счет люфта поворачивают несколько дальше и затем снимают диаграмму, вращая рукоятку в обратном направлении. Такие измерения производят на каждой фазе переключателя.
Затем указанные операции повторяют на другой половине переключающего устройства, для чего присоединяют сигнальную лампу к контактору К2, а изоляционную прокладку из контактора К2 переставляют в контактор Κ1. По полученным данным строят развернутую круговую диаграмму (рис. 41,а). Отмеченный по диаграмме люфт не должен превышать 20°.
Рис. 41. Участок развернутой круговой диаграммы для переключателей, оборудованных контакторами (а), и осциллограмма переключения одной фазы (б).
х —одно из рабочих положений; х+1 — положение следующей ступени; П — переключатель; К.—контактор; Л — люфт; I — контакт замкнут; II — контакт разомкнут; 1 — положение контактов контактора; 2 — запись вибратора осциллографа; 3 — положение контактов переключателя; 4 — отметка углов α; β— перекрытие контактов.
При использовании для построения круговой диаграммы осциллографа соединение переключателя осуществляют по схеме рис. 40, но вместо сигнальной лампы включают вибратор осциллографа. При этом методе для каждой фазы снимают четыре осциллограммы: а) для левой половины переключателя при вращении электродвигателя в одном направлении; б) то же при обратном вращении электродвигателя; в) для правой половины переключателя при вращении электродвигателя в одну сторону и г) то же при вращении в другую сторону. Для отсчета углов может быть использовано устройство, показанное на рис. 38,б.
По снятым осциллограммам строят развернутую круговую диаграмму (рис. 41,а).
в) Проверка срабатывания переключателей с активными токоограничивающими сопротивлениями
Активными токоограничивающими сопротивлениями обычно снабжаются переключатели, оборудованные быстродействующими контакторами. Надежная эксплуатация таких переключающих устройств возможна только при четкой работе всех элементов устройства. Неправильное взаимодействие частей приводного механизма может вызвать поломку или остановку переключателя в промежуточных положениях, что приведет к выводу из строя токоограничивающего сопротивления и перегоранию витков регулировочной части обмотки. Опасность такого повреждения возникает в первую очередь в переключателях с активными сопротивлениями, которые не рассчитаны на длительное прохождение тока. Коммутация в таких переключателях осуществляется вспомогательными контакторами, разрывающими ток короткозамкнутой секции. Важным условием правильной коммутации является наличие некоторой выдержки времени в положении моста. Эта выдержка времени должна быть по возможности минимальной, чтобы не подвергать активные сопротивления перегрузке в момент переключения. У быстродействующих переключателей с пружинным приводом выдержка времени выбирается с учетом перегрузочной способности активных сопротивлений и составляет обычно несколько сотых долей секунды. При таких скоростях переключения построение диаграммы возможно только с помощью осциллографа. Этот метод проверки переключателей находит широкое распространение в практике зарубежного аппаратостроения. Учитывая, что в отечественных электросетях можно встретить регулируемые трансформаторы зарубежного производства с быстродействующими контакторами и активными сопротивлениями, целесообразно рассмотреть способы их испытания. На рис. 42,а показана схема, принятая для проверки таких переключателей с использованием шлейфового осциллографа. В процессе испытания переключатель с контактором сегментного типа приводится в действие от приводного электродвигателя после замыкания выключателя 4. Одновременно включается осциллограф и весь процесс переключения фиксируется на пленку. На рис. 42,6 показана осциллограмма, снятая для одной фазы переключателя трансформатора бельгийского производства, полученная при испытании указанным методом.
Рис. 42. Схема испытания (а) и осциллограмма (б) для быстродействующего переключателя с активными токоограничивающими сопротивлениями.
1 — генератор; 2 — обмотки трансформатора; 3 — нагрузочное сопротивление; 4 — выключатель; 5 — переключатель трансформатора; 6 — контактор; 7 — вибраторы осциллографа.
По осциллограмме, характеризующей временные зависимости работы отдельных узлов переключателя при переходе со ступени на ступень, делают вывод о пригодности его к эксплуатации. Как видно из рис. 42,б, переход с одного ответвления на другое (т. е. смена тока I1 на I2) происходит в момент моста при закорачивании обеих групп ограничительных сопротивлений контактором 6. Весь цикл переключения продолжается около 0,08 сек в момент времени, когда Е4=0.
Осциллограммы, аналогичные приведенной, могут полностью заменить диаграммы переключения. Поэтому при испытаниях переключателей с большими скоростями срабатывания этот простой метод находит широкое применение.
