Основых тех.экспл. суд эл.об А5_

При включении вольтметра в соответствии с поз. II он будет измерять не только падение напряжения на резисторе, но и сопротивлении амперметра RP A, поэтому

R	U UPA		U	R	(6.9)
Ф	I		I	PA

Пример 6.9 Влияние параметров объекта контроля на показания измерительного прибора. Предположим, что для измерения сопротивления изоляция объекта контроля на номинальное напряжение 380 В выбран мегаомметр напряжением 500 В, имеющий предел измерения 1000 МОм. Результата измерения показал – сопротивление изоляции равно 10 М Ом, что значительно превышает норму.

Рассмотрим нагрузочную характеристику выбранного мегаомметра (рис. 6.12), показывающего зависимость напряжения U (%) на его зажимах от измеряемого сопротивления изоляции rx. Согласно этой характеристики при сопротивлении изоляции 10 М Ом, составляющей 1 % от предела измерения прибора, напряжение на его зажимах составляет около 70%, т.е. около 270 В и, следовательно, ниже номинального напряжения питания объекта контроля.

Рис. 6.12. Нагрузочная характеристика мегаомметра

126

Таким образом, выбранный нами мегаомметр из-за влияния на его выходное напряжение сопротивления изоляции не может выявить грубые дефекты изоляции. Практическим выводом из данного примера является то, что выбирать мегаомметр следует как по пределу измерения, так и по напряжению. Хотя сопротивление изоляции не зависит от приложенного напряжения, но всегда следует применять мегаомметр, номинальное напряжение которого наиболее близко к допустимому для данной изоляции, чтобы при измерении одновременно выявить ее грубые дефекты.

Пример 6.10. Использование эффекта влияния прибора на объект контроля для поиска дефекта. Рассмотрим схему дистанционной сигнализации о работе пускателя К (рис. 6.13), который соединяется со щитом питания Z1 пятижильным кабелем Е1.

Рис. 6.13. Схема дистанционной сигнализации о работе пускателя

Три жилы кабеля служат для подачи питания в главную цепь пускателя, а две – для передачи на щит информации о его работе. При разработке схемы предполагалось, что при включении пускателя К кнопкой S на щите Z1 должна загораться сигнальная газосветная лам-

127

па Н1. Проверка реальной схемы показала, что своего назначения она не выполняет из-за того, что лампа Н1 при подаче питания на щит Z1 горит постоянно, независимо от состояния вспомогательного контакта

К:1.

Измерим сначала напряжение на зажимах 1 – 3 лампы Н1. Так как измеряется напряжение питания 220 В постоянного тока, то используем вольтметр с пределом300 В. Вольтметр показал, что напряжение на зажимах лампы равно 110 В. Попробуем измерить это напряжение точнее, перейдя на шкалу 150 В. Показания вольтметра стали 60 В. Таким образом, измеряя напряжение, мы обнаружили, что при уменьшении предела измерения уменьшаются показания вольтметра. Поэтому попробуем еще раз изменить предел измерения, уменьшив его до 75 В. В этом случае стрелка вольтметра становиться на отметке 40 В, а лампа Н1 погасла.

В паспорте газосветной лампы указано, что напряжение зажигания ламп этого типа – на менее 60 В. Поэтому понятно, почему она погасла: напряжение на ее выводах стало ниже напряжения зажигания.

Так как известно, что при уменьшении предела измерения вольтметра его внутреннее сопротивление уменьшается, вполне понятно уменьшение напряжения на зажимах лампы: оно происходит из-за увеличения тока в цепи. Какой же источник в этом случае питает лампу, если она реагирует даже на такое незначительное изменение нагрузки, которое происходит при изменении предела измерения вольтметра? Разумеется, это не сеть 380 В, от которой получает питание электродвигатель, ни сеть 220 В, от которой питается схема сигнализации.

Рассмотрим схему, из которой видно, что на значительном участке, а именно в кабеле Е1, цепи сигнализации и цепь 380 В находятся рядом. Так как известно, что изоляция между любыми проводниками не идеальна и обладает некоторым сопротивлением и емкостью, можно утверждать, что «лишняя» энергия, вызывающая свечение лампы Н1, проникает в схему из сети переменного тока через сопротивление и емкость изоляции кабеля Е1. Вследствие того, что сопротивление изоляции достаточно велико, увеличение тока возникающее при подключении вольтметра, приводит к уменьшению наведенного напряжения.

128

Таким образом при поиске дефекта найдена не только его причина, но и определен способ, которым он может быть устранен. Для этого параллельно лампе Н1 необходимо подключить резистор, аналогично тому, как подключается вольтметр.

Пример 6.11. Выбор предела измерения прибора. Пусть необходимо выбрать предел измерения амперметра для измерения тока двигателя, номинальные данные которого таковы: РН = 10 кВт, U = 380 В, IН = 18 А, n = 1500 мин-1. Так как номинальный ток электродвигателя IН = 18 А, предел измерения амперметра не может быть меньше 20 А. При этом ожидаемое значение измеряемой величины для уменьшения погрешности измерения должно находиться в правой половине шкалы. Следовательно прел измерения должен соответствовать неравенству:

36 IП 18

Предел измерения для режима холостого хода определим с помощью обобщенных кривых, показывающих зависимость тока статора от нагрузки рассчитанных Г. П. Мининым для короткозамкнутых асинхронных электродвигателей с различными токами холостого хода

(рис. 6.14).

Рис. 6.14 Зависимость тока статора асинхронного двигателя от нагрузки

129

Максимальный ток холостого хода ix·x max = 0,6 IН. Поэтому диапазон прибора для измерения тока холостого хода находится в следующих пределах:

0, 6IH 10,8 IП 21, 6

Из этих неравенств следует, что при использовании амперметра с одним пределом измерения IП = 20 А, а, применяя два прибора или двухпредельный прибор для измерения тока нагрузки и тока холостого хода IП1 = 20 А и IП2 = 15 А соответственно.

Результаты измерения тока при реальной нагрузки показывают, что если необходимо повышение точности измерений, должны быть выбраны следующие пределы:

I’П1 = 15 А – для измерения тока нагрузки и I’П2 = 10 А – для измерения тока холостого хода.

Пример 6.12. Определение мощности асинхронного электродвигателя по измеренному току. Пусть необходимо определить мощность, потребляемую электродвигателем, номинальные данные которого были приведены в примере 6.11.

Как известно, потребляемая электродвигателем из сети мощность (кВт) равна

P (	3UI cos )10 3.		(6.10)

При изменении нагрузки на валу изменяется ток статора I и коэффициент мощности cos φ. Поэтому между нагрузкой на валу и током статора нет прямой пропорциональности.

Традиционный метод определения мощности ваттметром требует для его подключения разрыва цепи тока, что при поиске дефекта в асинхронных двигателях не всегда удобно, а иногда и невозможно. Использование токоизмерительных клещей и кривых, приведенных на рис. 6.14, позволяет определить мощность без разрыва цепи тока, для чего необходимо дважды измерить ток статора – при холостом ходе и под нагрузкой.

130

Пусть, измерив ток холостого хода. Получим Ix·x = 7,2 А. Тогда

его значение по отношению к номинальному будет ix·x = Ix··x / IН = 7,2

/ 18 = 0,4. Ток статора при нагрузке I = 13,5 А, а его значение по отношению к номинальному i = I / IН = 13,5 / 18 = 0,75.

По кривым, приведенным на рис. 6.14, определим, что значение мощности по отношению к номинальному для этих двух измерений

составит р = Р / РН = 0,73. Искомая мощность Р = 0,73·10 = 7,3 кВт.

Пример 6.13. Уменьшение погрешности выбором предела измерения прибора. Пусть для измерений тока в цепи используется амперметр класса точности СК = 1,0, причем его шкала имеет 150 делений. Следует определить погрешность измерения при отклонении стрелки на 15 и на 100 делений.

Воспользуемся формулой (6.4)

0 X Ck N n

и вычислим погрешность δ’0x = 1,0 · 150 / 15 = 0,1; δ’0x = 1,0 · 150 / 100 = 0,015. Отсюда видно, что класс точности приборов не характеризует точность выполненных измерений.

Приме 6.14. Выбор класса точности прибора по заданной погрешности измерения. Пусть необходимо выбрать амперметр прямого включения для измерения тока до 0,5 А, обеспечивающий максимальную ожидаемую относительную погрешность не выше 2,5 %. Зная что δ0x = 2 СК, находим примерное значение требуемого класса точности прибора: СК ≤ 2,5 / 2 = 1,25. Следовательно необходимо использовать амперметр класса точности 1,0.

131

6.3.3. Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции измеряют методом вольметраамперметра или, что предпочтительнее, омметром, мегаомметром и другими приборами.

Для измерения небольших сопротивлений изоляции (до сотен тысяч Ом) могут быть использованы омметры, имеющиеся практически во всех комбинированных приборах, ранее называвшихся авометрами, тестерами и др., а теперь называемых мультиметрами.

Если сопротивление изоляции ниже нормы, то двухкратным его измерением омметром при разных полярностях подключения щупов можно установить причину понижения. При одинаковых результатах измерений наиболее вероятной причиной снижения сопротивления изоляции является ее загрязненность токопроводящей пылью. Если же результаты измерений неодинаковы, прич иной снижения сопротивления изоляции является ее увлажненность. При измерении сопротивления изоляции следует обращать внимание не только на характер изменения показаний прибора, подобный характеру изменений тока при заряде конденсатора, но и на время установлений его показаний, по которым оценивают степень увлажненности изоляции. Считают, что увлажненность изоляции обратно пропорциональна продолжительности установления показаний мегаомметра. Изоляция

считается достаточно сухой при
K	R60	1,3 ,	(6.11)
	R15
где k – коэффициент абсорбции; R15			и R60 – сопротивления изоляции,

измеренные через 15 и 60 с после подключения мегаомметра. Измеряя сопротивление изоляции, необходимо помнить, что во

всех случаях прибор показывает значение некоторого эквивалентного сопротивления. Поэтому необходимо соблюдать следующий порядок измерения сопротивления изоляции многопроводных сетей и изделий с обмотками. Поочередно измеряют сопротивление изоляции каждой обмотки (провода сети), соединив другие обмотки (провода) с корпусом (замлей). Это позволяет определять неэквивалентное сопротивление изоляции всей системы относительно земли, а данной обмотки (провода) относительно земли и других обмоток.

132

В связи с тем, что влага, всегда содержащаяся в электроизоляционных материалах, при уменьшении температуры снижает сопротивление изоляции, его при температуре ниже 10°С не измеряют.

Пример 6.15. Измерение сопротивления изоляции. Пусть необходимо измерить сопротивление изоляции относительно земли проводника А, рядом с которым проложен проводник В (рис. 6.15)

Рис. 6.15 Измерение сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции проводников между собой и между ними и землей показаны на рис. 6.15 в виде резисторов RAB, RA0 и RB0. При измерении сопротивления изоляции проводника А прибор подключают, как показано на поз. I. При этом он измерит результирующее сопротивление параллельно включенных сопротивлений изоляции проводника А и суммарного сопротивления изоляции проводника В относительно корпуса и проводника В относительно проводника А, т.е. некоторое эквивалентное сопротивление

	Rэ	RАО (RBO	RAB )	(6.12)
		RAB RBO RAO
	Из формулы видно, что RЭ = 0 при RA0 = 0. При равенстве нулю
	сопротивление RB0 или RAB		эквивалентное сопротивление отлично от

нуля и даже при RЭ больше нормы нельзя сделать вывод о сопротивлении изоляции проводника А.

Чтобы исключить ошибочное суждение, необходимо измерить эквивалентные сопротивления изоляции провода В относительно зем-

133

ли и между проводами А и В (поз. II и III). При равенстве результатов измерений

R	2RAO		2RBO		2RAB	(6.14)
э	3	3		3

или

RA0 = RB0 = RAB = 3RЭ / 2

(6.15)

Пример 6.16. Поиск дефекта измерением сопротивления изоляции. На пульте управления А1 (рис. 6.16) системы автоматического пожаротушения горит вполнакала лампа Н1 сигнализации о пожаре.

Рис. 6.16 Схема системы пожаротушения :

1, 2 – кабельная и приборная (колодка) части соединения

Проверка показала, что контакт соответствующего датчика разомкнут и в действительности пожара нет. По схеме часть системы пожаротушения может быть представлена в виде пяти последовательно соединенных блоков: пульта управления А1, щита А2, штепсельных соединителей Х1, Х2 и кабеля Е1.

По имеющейся информации можно с одинаковым основанием предполагать наличие дефекта в любом из выделенных блоков. Поэтому для поиска дефекта применим способ средней точки, учитывая что источник энергии расположен в щите А2.

Так как система состоит из пяти блоков, средней точкой для первой проверки должен быть кабель Е1. Однако доступ к кабелю возможен только со стороны соединителей. Поэтому отсоединив кабельную часть соединителя Х2, проверим наличие сигнала на его колодке. Проверка показала, что от щита А2 сигналы поступают правильно и лампа Н1 гореть не должна. Поэтому проверим кабельную часть соединителя, применив технологический переход «измерение сопротив-

134

ления изоляции». Поочередно измеряя сопротивление изоляции жил кабеля Е1 со стороны кабельной части соединителя Х2, мы обнаружили, что сопротивление изоляции одной из жил равно нулю. Из схемы известно, что к лампе Н1 подходит именно эта жила и сопротивление ее изоляции может быть равно нулю, если она соединена с землей (корпусом соединителя) или повреждена. В начале проверим первое предположение, для чего разберем кабельную часть 1 соединителя Х2. При осмотре разобранного соединителя мы определили , что в результате сжатия щечками повреждена изоляция жилы, что привело к соединению ее с корпусом. Восстановив изоляцию жилы, соединитель собираем и измеряем сопротивление изоляции кабеля. Результаты измерения показывают, что сопротивление изоляции всех жил выше нормы, поэтому второе предположение проверять не надо.

Пример 6.17. Необходимость дополнительных сведений об объекте контроля и его свойствах. Перед подачей напряжения на щит с рубильником, установленным вне помещения, измерили сопротивление изоляции жил кабеля, соединяющего его распределительным щитом. Измерения выполнялись мегаомметром на выводных зажимах щита. Все три измерения, при которых мегаомметр подключался между жилой и землей, показали, что сопротивление изоляции всех жил равно нулю.

При осмотре в нижней части щита, в месте входа кабеля, для проверки отсутствия соединения жил или их повреждений с замыканием на землю обнаружили, что намерз слой льда (измерения выполнялись зимой). После сушки щита калорифером, когда лед растаял, измерения сопротивления изоляции повторили. На этот раз показания мегаомметра стали отличными от нуля. Но все таки оставались ниже нормы.

Как бы мы не применили методы поиска дефекта и технологические переходы, установить его причину, заключающуюся в свойствах изоляционных материалов, не удается. Рассмотренный пример показывает, что для успешного поиска дефектов необходимо знать не только его технологию, но и иметь преставление о свойствах изделий и материалов, используемых в объекте контроля.

135