Переключающие устройства испытываются на заводе, в процессе пусконаладочных работ перед включением и в эксплуатации (после ремонта или после производства гарантированного для данного типа числа переключений). Эти испытания разделяются на типовые и контрольные.
Типовые испытания производятся при разработке и изготовлении новых переключающих устройств, а также модернизации существующих конструкций.
Контрольным испытаниям подвергается каждое переключающее устройство при выпуске с завода, ремонте, ревизии и в эксплуатации.
Методика испытаний быстродействующих устройств переключения ответвлений обмоток трансформатора излагается применительно к контрольным испытаниям согласно требованиям наладочных работ.
Контрольные испытания переключающих устройств включают измерение переходного сопротивления контактов, измерение силы контактного нажатия, испытание электрической изоляции, проверку последовательности действия контактов, проверку работы отдельных элементов и их взаимодействия в механизме привода. Измерение силы контактного нажатия производят, как правило, лишь после ремонта контактной системы, контроль изоляции — вместе с трансформатором при испытании последнего.
Переходное сопротивление постоянному току. Измерение переходного сопротивления постоянному току производится методом падения напряжения или при помощи приборов, непосредственно измеряющих величину электрического сопротивления (микроомметра). Ток в электрической цепи при этом не превышает 1/3 номинального тока контактов.
Сопротивление контактов измеряется в той среде, в которой они нормально работают, т. е. перед измерениями контакты смазывают трансформаторным маслом.
У контактов с несколькими разрывами измеряют сначала переходное сопротивление для каждого разрыва в отдельности, затем общее сопротивление всей системы последовательно соединенных контактов. Это позволяет определить дефектное соединение, которое можно и не выявить, если измерять переходное сопротивление всей системы контактов в целом.
Так как переходное сопротивление контакта зависит от многих причин (материала, формы, площади контакта, силы контактного нажатия и др.), величина переходного сопротивления не нормируется, но разброс измеренных значений для одного и того же контакта должен быть не более 30%. За величину переходного сопротивления контакта принимают наибольшую величину не менее чем из трех измеренных величин.
Как показал опыт эксплуатации, переходное сопротивление единичного контакта, измеренное микроомметром, находится в пределах 10—20 мкОм.
Измеряют переходные сопротивления контактов регулирующих устройств при их ревизии, но поскольку избиратель проверяют независимо от ревизии контактора, то измерение сопротивлений их контактов выполняется отдельно.
Сопротивление контактов избирателя измеряется до заливки регулирующего устройства трансформаторным маслом, когда доступ к контактам свободен. Измерения производят на каждом контакте поочередно, переводя подвижные контакты избирателя с одной ламели на другую при работе ручным приводом. Такой способ контроля позволяет также визуально наблюдать за характером работы контактной системы избирателя.
Измерение переходного сопротивления методом падения напряжения производится по схеме на рис. 1,а. Контакт включается в цепь постоянного тока, величина которого измеряется амперметром, а падение напряжения на контакте измеряется вольтметром. Переносные щупы для подсоединения вольтметра закрепляются непосредственно у контакта. Вольтметр и амперметр применяются класса точности не ниже 0,5. Показания приборов снимаются лишь после полного успокоения стрелок, т. е. когда изменения в показаниях приборов не превышают одного деления шкалы в течение минуты.
Рис. 1. Схемы измерения переходного сопротивления.
а — методом падения напряжения б — микроомметром: V — вольтметр А — амперметр: Т — токовые зажимы П — потенциальные зажимы.
Для получения наиболее точной величины переходного сопротивления при измерении его методом падения напряжения отсчет показаний амперметра и вольтметра берется единовременно. Величина сопротивления подсчитывается как отношение величины падения напряжения на контакте к величине тока, проходящего через цепь контакта в момент измерения падения напряжения.
Пример. Ток в цепи при измерении составил по амперметр) 20 А. Падение напряжения при этом на контакте, измеренное вольтметром, оказалось 0,3 мВ. Величина переходного сопротивления контакта будет при этом:
Мост или микроомметр для измерения переходного сопротивления контакта включается в цепь аналогично (рис. 1, б). Эти приборы имеют, как правило, зажимы маркированные +Т и —Т, к которым подсоединяются соответственно плюс ( + ) и минус (—) источника питания (например, аккумуляторная батарея до 24 В). Для регулирования величины тока последовательно с проверяемым контактом включают реостат. Для измерения падения напряжения соответствующие проводники присоединяются к двум другим зажимам прибора, обычно маркируемым +П и —П.
Шкала микроомметра отградуирована обычно в долях ома (миллиом, микроом), поэтому отсчет по прибор; показывает непосредственно величину переходного сопротивления контакта, измеренную с точностью, определяемой классом данного прибора.
Независимо от схемы измерения сопротивления проводники для измерения величины падения напряжения должны быть малой длины (лучше порядка 0,5 м) и иметь по сравнению с сопротивлением контакта небольшое собственное сопротивление (в 100 раз меньше), чтобы не вносить дополнительную погрешность при измерении.
Нормально контакты имеют переходное сопротивление, не превышающее 20 мкОм. Это обеспечивается силой контактных пружин избирателя около 60 Н.
При ревизии контактора измеряются величины переходных сопротивлений его контактов, которые должны находиться в пределах 10—20 мкОм, а также величины токоограничивающих сопротивлений. Для измерения токоограничивающих сопротивлений искусственно размыкают дугогасительные контакты контактора и прокладывают между ними какую-либо изоляцию (бумагу, картон, прессшпан и т, п.).
Измеряют сопротивления по той же схеме, щупы от микроомметра (в случае применения мостовой схемы) или милливольтметра (в случае применения метода падения напряжения) прикладывают непосредственно к выводам токоограничивающих сопротивлений.
Измеренные величины токоограничивающих сопротивлений не должны отличаться более чем на 2% от паспортных значений для данного типа переключающего устройства. Если эти данные отсутствуют, величина токоограничивающего сопротивления с достаточной точностью подсчитывается как отношение величины напряжения ступени регулирования к величине номинального тока регулировочной обмотки.
Если измеренная величина токоограничивающего сопротивления отличается от паспортной, выясняется и устраняется причина этого. При этом учитывается, что в большинстве своем токоограничивающие сопротивления собирают из отдельных элементов, соединяемых последовательно, параллельно или смешанно. Сочленения отдельных элементов выполняются болтовыми Соединениями, которые могут нарушить свой контакт, Например, при транспортировке, несмотря на принимаемые заводом меры. Поэтому при повреждении отдельного звена или нескольких звеньев (а поломки их встречаются), а также при нарушении контактов в сочленении возможны отклонения измеренных величин сопротивлений от паспортных (заводских) данных как в большую, так и в меньшую сторону.
Измеренная величина токоограничивающего сопротивления не должна отличаться от паспортных данных более чем на 2%, т. е. практически на 0,03—0,09 Ом.
После устранения дефекта обязательно повторно измеряют токоограничивающее сопротивление. Измерение силы контактного нажатия производится при ревизии или ремонте переключающего устройства отдельных его контактных соединений. Согласно ГОСТ 8008-67 проверке подлежат все подвижные контакты переключающего устройства, причем при наличии параллельных контактов измерения производят для каждого контакта в отдельности. Если в процессе ревизии контактная система не ремонтировалась, силу контактного нажатия измеряют выборочно на нескольких контактах. По получении при этом хотя бы 1 неудовлетворительного результата измерения выполняют для всех контактов в обязательном порядке. После ремонта такая проверка производится на каждом контакте; в процессе наладки это делается только на тех контактах, которые показали неудовлетворительные результаты при измерении переходных электрических сопротивлений.
Для определения силы контактного нажатия динамометром измеряют минимальное значение силы, при котором контакт разрывается. Момент разрыва контакта определяется по погасанию сигнальной лампы, включенной последовательно с ним (рис. 2,а), либо по освобождению зажатого между контактами щупа или бумажной прокладки толщиной не более 0,1 мм (рис. 2,6).
При этом испытании отрывающая сила должна быть направлена вдоль направления силы контактного нажатия. При невозможности выполнения этого условия сила прикладывается с небольшим отклонением от нужного направления, но с обязательным последующим пересчетом результатов измерения.
Истинное усилие Fи для контактов (контактное давление) в этом случае подсчитывается по формуле
где /""д — показание динамометра в момент размыкания цепи, Н; а — расстояние от контакта до точки опоры, мм; b — расстояние от места зацепления динамометра до точки опоры, мм.
За силу контактного нажатия принимают среднее арифметическое значение из трех измерений. Разброс в измерениях должен быть не более ±10% среднего значения.
Рис. 2. Схема измерения контактного нажатия.
а — методом сигнальной лампы; б — при помощи щупа (прокладки): Д — динамометр: С — источник питания (батарея); Л — сигнальная лампа; П — прокладка (щуп).
Следует иметь в виду, что если недостаточное давление пружин приводит к увеличению переходного сопротивления и нагреву контактов избирателя (предызбирателя), то чрезмерное усилие пружин на контакты ускоряет износ контактов, так как быстрее истираются их контактные поверхности. Кроме того, увеличенное давление ухудшает работу привода, так как требует больших усилий при переключении контактов.
Круговую диаграмму снимают методом сигнальных ламп или методом осциллографа.
Метод сигнальных ламп как более простой получил широкое распространение; к тому же этот метод не требует специальной квалификации персонала, производящего наладку переключающих устройств. Электрическая часть схемы собирается так, чтобы в моменты замыкания или размыкания контактов избирателя, предызбирателя или контактора загорались или погасали сигнальные лампы или работали показывающие приборы, например омметр.
Метод осциллографа для снятия круговой диаграммы используется в основном при наладке переключающих устройств в условиях стационарных мастерских, где для этого смонтированы специальные стенды и имеется обученный персонал. На монтажной площадке метод осциллографа применяется реже. При снятии круговой диаграммы используется обычно магнитоэлектрический переносный осциллограф (например, типа МПО-2, Н-105). Настройка осциллографа выполняется так, чтобы моменты срабатывания контактов переключающего устройства вибраторы отмечали на осциллограмме. Для питания цепи вибраторов лучше всего использовать источник постоянного тока 2 А, 24 В.
Отсчитывают угол поворота приводного вала переключающего устройства по вибратору, включенному в цепь регистратора хода, который представляет собой изолирующую рейку с нанесенными на ней через равные промежутки металлическими контактами. Время срабатывания и продолжительность действия отдельных контактов вычисляют по кривой регистратора хода и отметчику времени. Отметчик времени работает с частотой 500 Гц (длительность одного периода 0,002 с). Если отметчика времени нет, используется кривая напряжения промышленной частоты 50 Гц (длительность одного периода 0,02 с). Точность подсчета по осциллограмме будет в этом случае меньшей.
При контрольных испытаниях, проводимых в процессе наладочных работ, осциллографирование последовательности действия контактов переключающего устройства производится без регистратора хода. У быстродействующих переключающих устройств осциллографирование работы контактов избирателя и работы контактов контактора производятся раздельно (рис. 1). Это объясняется тем, что время действия контактов избирателя измеряется секундами, а время работы контактов контактора — миллисекундами, поэтому скорость осциллографирования практически различна для контроля работы контактов избирателя и предызбирателя, с одной стороны, и контактов контактора, с другой стороны.
Рассмотрим типовую круговую диаграмму переключающего устройства (рис. 2). На диаграмме обозначены:
а — угол поворота вала от нормального положения до момента размыкания главного контакта или от момента замыкания его до нормального положения;
Рис. 1. Осциллограмма работы переключающего устройства.
К — положение контактов контактора; И — положение контактов избирателя; В — кривая, записанная вибратором; О — отметчик времени; 3 — контакты замкнуты; Р — контакты разомкнуты.
Р — угол поворота вала от момента размыкания контактора до момента размыкания контакта избирателя или от момента замыкания контакта избирателя до момента замыкания контактора;
у — угол поворота вала от момента размыкания контакта избирателя до момента замыкания контакта избирателя;
Д — угол поворота вала от момента размыкания контакта предызбирателя до момента замыкания контакта предызбирателя.
Рис. 2. Типовая круговая диаграмма переключающего устройства. К — контактор; И — избиратель; ПИ — предызбиратель: заштрихованная
часть — контакт замкнут; незаштрихованная часть — контакт разомкнут.
д) между фазами.
Величина угла а обеспечивает полное замыкание главного контакта в нормальном положении во избежание нарушения его качества в эксплуатации. Угол а определяется конструктивными особенностями переключающего устройства и различен по величине для разных устройств. Величина угла р исключает в процессе эксплуатации переключающего устройства одновременное замыкание или размыкание контактов контактора и избирателя вследствие износа дугогасительного контакта и уменьшения величины угла р до нуля.
Это недопустимо, так как контакт избирателя не предназначен для разрыва цепи тока.
Величина угла у во всех случаях должна быть такой, чтобы исключить возможность появления дуги на контактах избирателя.
Аналогично величина угла А определяется требованием недопустимости дуги на контактах предызбирателя, так как его контакты работают так же, как контакты избирателя.
Если бы все сочленения были в переключающих устройствах жесткими, при снятии круговой диаграммы в двух направлениях (прямом и обратном) углы а, р, у и Д были одинаковы. Но из-за наличия люфтов, т. е. зазора между сопряженными поверхностями частей и звеньев механизма переключения, и привода, круговые диаграммы в разных направлениях получаются неодинаковыми, сдвинутыми на величину угла люфта. Угол люфта — это угол, на который поворачивают вал привода для выбора всех зазоров (люфтов). Поэтому для устранения люфтов при снятии круговой диаграммы поворачивают механизм в ту же сторону, в какую его вращают при снятии диаграммы.
Испытание изоляции переключателя и токоограничивающего сопротивления.
Испытание изоляции переключающего устройства производится высоким напряжением переменного тока по следующим схемам:
а) между соседними неподвижными контактами;
б) между неподвижными и подвижными контактами;
в) между половинами сдвоенного избирателя;
г) между контактной системой и заземленным корпусом;
Для испытания переключающее устройство опускается в отдельный бак, залитый трансформаторным маслом с электрической прочностью не менее 20 кВ (ГОСТ 8008-67). Испытания начинаются не ранее чем через 1— 2 ч после погружения переключающего устройства в масло.
При испытании наблюдают за появлением и выделением газовых пузырьков, ибо они указывают на наличие разрядов, которые испытатель может и не заметить.
Переключающее устройство считается выдержавшим испытание, если не замечено выделения пузырьков газа и отсутствуют какие-либо слышимые или видимые разряды, приведшие к пробою или повреждению электрической изоляции устройства. В процессе испытания допускаются единичные разряды в масле, не вызывающие изменения режима в испытательной установке.
