31266

ВИПРОБУВАННЯ, РЕМОНТ, ДІАГНОСТИКА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

Книга

Энергетика

50 Лабораторна робота № 5 Налагоджувальні роботи для двигунів постійного і змінного струму . Мегомметр – пристрій який застосовується для вимірювання опору ізоляції електроустаткування проводів і кабелів постійному струму. Мегомметр складається з ґенератора постійного струму та вимірювального приладу що міститься в одному корпусі. Усі вони призначені для вимірювання напруги постійного та змінного струмів величини струму та опору постійному струму.

Украинкский

2013-08-28

13.6 MB

6 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТА УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА

СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ

МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ

ЩОДО  ВИКОНАННЯ  ЛАБОРАТОРНИХ  РОБІТ

З  НАВЧАЛЬНОЇ  ДИСЦИПЛІНИ

„ВИПРОБУВАННЯ, РЕМОНТ, ДІАГНОСТИКА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ”

ДЛЯ  СТУДЕНТІВ  ДЕННОЇ  ТА  ЗАОЧНОЇ  ФОРМ  НАВЧАННЯ  

ЗА НАПРЯМОМ 6.050702  –  „ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА”

(У  ТОМУ  ЧИСЛІ  СКОРОЧЕНИЙ  ТЕРМІН  НАВЧАННЯ)

ЧАСТИНА І

КРЕМЕНЧУК 2011

Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни “Випробування, ремонт, діагностика електромеханічного обладнання” для студентів денної та заочної форм навчання за напрямом
6.050702 – „Електромеханіка” (у тому числі скорочений термін навчання) частина І.

Укладачі: к.т.н., доц. А.П. Калінов,

асист.  Д.В. Рєзнік,

асист. О.В. Браташ,

асист. Ю.В. Ромашихін,

асист. Ж.І. Ромашихіна

Рецензент к.т.н., доц.  А.І. Гладирь

Кафедра систем автоматичного управління та електропривода

Затверджено методичною радою КНУ імені Михайла Остроградського

Протокол № _____ від “____” ________201_ р.

Заступник голови методичної ради

доц. С.А. Сергієнко


ЗМІСТ

Вступ………………………………………………………………………………

4

Перелік лабораторних робіт……………………………………………………..

5

Лабораторна робота № 1 Вивчення принципу дії електровимірювальних приладів, що використовуються при випробуванні, ремонті та діагностиці електротехнічного обладнання……………….....................................................

5

Лабораторна робота № 2 Експрес-діагностика електричних машин …………...

22

Лабораторна робота № 3 Діагностика трансформаторів напруги……………

40

Лабораторна робота № 4 Дослідження правильності виконання з’єднань обмоток електричних двигунів.…………………………………………………

50

Лабораторна робота № 5 Налагоджувальні роботи для двигунів постійного і змінного струму ………………………………………………………………….

57

Лабораторна робота № 6 Вібродіагностика асинхронних двигунів ………….

60

Лабораторна робота № 7 Діагностика асинхронних двигунів за електричними параметрами……………………………………………………………………….

71

Список літератури………………………………………………………………..

85

Додаток А. Зразок обробки сигналів у математичному пакеті MATHCAD….

87

Додаток Б. Вимоги щодо нормування вібрацій електричних машин………...

91

Додаток В. Зразок оформлення титульної сторінки звіту з лабораторної роботи……………………………………………………………………………..

93

Додаток Г. Параметри асинхронного двигуна………………………………….

94


ВСТУП

Виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни „Випробування, ремонт, діагностика електромеханічного обладнання” є важливою частиною вивчення всього курсу, сприяє закріпленню студентами теоретичного матеріалу, розвиває навички практичної роботи, знайомить з методами випробування, діагностики та налагодження електрообладнання. Теми лабораторних робіт відповідають основним розділам курсу „Випробування, ремонт, діагностика електромеханічного обладнання”.

Послідовність виконання кожної лабораторної роботи визначається її змістом та вказана за окремими роботами.

Перед початком виконання лабораторної роботи студенти ознайомлюються з правилами техніки безпеки, про що робиться відповідний запис у журналі.

Під час виконання лабораторних робіт необхідно:

– ознайомитися з методами роботи, конструкцією та технічними характеристиками електрообладнання, використовуваного в даній роботі. Тільки після перевірки знань та основних положень студента допускають до виконання роботи;

– ознайомитися зі стендом, приладами та пристроями, які будуть використані в роботі;

– скласти електричну схему для виконання роботи та перевірити правильність виконаних з’єднань. Умикати установку чи подавати напругу на складену схему можна тільки з дозволу викладача;

– після проведення роботи та перевірки викладачем отриманих результатів вимкнути установку, схему розібрати та привести робоче місце в порядок;

  •  оформити звіт з виконаної роботи. Схеми, графіки, таблиці повинні бути акуратно накреслені. Звіт з виконаної роботи кожний студент складає окремо та подає викладачеві до початку наступної роботи. Студентів, які не підготували звітів, до наступної роботи не допускають.

ПЕРЕЛІК ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Лабораторна робота № 1

Тема. Вивчення принципу дії електровимірювальних приладів, що використовуються при монтажі та налагоджування електротехнічного обладнання

Мета: набуття вмінь і навичок роботи з електровимірювальними приладами.

Короткі теоретичні відомості

Мета вимірювань – установлення числового значення величини, що характеризує властивості фізичного об’єкта або поточний режим його роботи.

Вимірювання – отримання числового еквівалента (значення) величини, що характеризує властивості фізичного об’єкта (предмета, процесу, явища).

Метрологічна характеристика – це властивість засобу вимірювання впливати на результат вимірювання або його похибку. До основних метрологічних характеристик належать діапазон вимірювання та різні складові похибки засобу вимірювання.

Показання засобу вимірювання – це число, відмітка або сиґнал на відліковому пристрої, які відповідають значенню фізичної, величини на момент відліку. Різниця показань приладу в одній і тій же самій точці діапазону вимірювання при плавному підході «зліва» до цієї точки називається варіацією показання. Під діапазоном показань розуміють область значень шкали приладу, яка обмежена кінцевим чи початковим значеннями шкали. Слід відрізняти діапазон показання від діапазону вимірювання, під яким беруть область значень величини, у межах якої нормовані допустимі межі похибки засобу вимірювання.

У загальному випадку метод вимірювання – це  захід або сукупність заходів порівняння вимірювальної фізичної величини з її одиницею  відповідно до реалізованого принципу вимірювання. До основних методів вимірювання належать: метод безпосереднього оцінювання, метод порівняння з мірою, диференціальний або різницевий, нульовий, контактний і безконтактний .

Метод вимірювання, у якому вимірювальну величину порівнюють з величиною, яка відтворюється мірою, називається методом порівняння з мірою. Нульовим називається метод порівняння з мірою, у якому результуючий ефект дії вимірювальної величини та міри на засіб вимірювання зводять до нуля. Якщо вимірювальна величина порівнюється з її однорідною, яка має відоме значення, котре незначно відрізняється від значення вимірювальної величини, при якому вимірюється різниця між цими двома значеннями, то такий метод називається диференційним.

Чутливий елемент приладу може мати або не мати контакту з об’єктом вимірювання. У першому випадку метод вимірювання називається контактним, а в другому – безконтактним.

Різниця між показаннями засобу вимірювання та істинним (дійсним) значенням вимірювальної фізичної величини називається абсолютною похибкою засобу вимірювання. Оскільки істинне значення, як правило, невідоме, то на практиці використовують її дійсне значення. Для робочого засобу вимірювання за дійсне значення беруть показання зразкового засобу, для зразкового  значення фізичної величини, котре одержане з допомогою еталону.

Зразковий прилад має значно меншу похибку, якою при вставленні нерідко нехтують. Тому при визначенні абсолютної похибки приладу користуються формулою

(1.1)

де – похибка приладу, що перевіряють;  – значення величини, яке одержане з допомогою зразкового засобу вимірювання (або еталоном), котре беруть за дійсне значення;  Хппоказання перевіряючого приладу.

Основною метрологічною характеристикою кожного приладу є клас
точності –
узагальнювальна характеристика, яка виражається межами основної та додаткових похибок приладу, а також іншими характеристиками, які визначають його точність. Найбільше значення похибки приладу, яке встановлене нормативно-технічною документацією та при якому він придатний до використання, називається межею його допустимої похибки. У разі перевищення цієї встановленої межі похибки прилад визнається непридатним до використання.

Під час монтажу, налагоджування та ремонту електроустановок та електрообладнання електровимірювальні прилади слугують для визначення стану окремих видів електрообладнання та правильності з’єднання елементів електрообладнання. Незамінними приладами у даних випадках є:

  •  мегомметр;
  •  омметр;
  •  комбіновані вимірювальні прилади;
  •  кліщі електровимірювальні;
  •  електронно-променевий осцилограф;
  •  щуп або пробник.

Мегомметр – пристрій, який застосовується для вимірювання опору ізоляції електроустаткування, проводів і кабелів постійному струму.

Мегомметр складається з ґенератора постійного струму та вимірювального приладу, що міститься в одному корпусі.

Омметр працює на основі вбудованого елемента живлення та слугує для вимірювання порівняно невеликих опорів в омах. Він може застосовуватися для перевірки цілості електричних кіл.

Технічні дані мегомметра та омметра наведені в таблиці 1.1.

Схема вимірювання мегомметром опору ізоляції електродвигуна зображена на рис. 1.1, а. У даному випадку застосовано мегомметр М4100/4. На корпусі мегомметра зображена схема приєднання дротів при вимірюванні в мегомах і кілоомах. У разі вимірювання в кілоомах між двома лівими затискачами ставиться перемичка, що входить до комплекту дротів, один дріт приєднується до цієї перемички, а другий – до правого затискача, а інші кінці дротів приєднуються до об’єкта, що вимірюється.


Таблиця 1.1 – Технічні дані мегомметра та омметра

Найменування приладу

Діапазон вимірювань

Вихідна напруга,

В

кОм

Мом

Модифікація мегомметра:

М4100/1

0…200

0…20

100 ± 10

М4100/2

0…500

0…50

250 ± 25

М4100/3

0…1000

0…100

500 ± 50

М4100/4

0…1000

0…200

1000 ± 100

Омметр М57

0…5000 Ом

4,5

При вимірюванні в мегомах дроти приєднуються до двох лівих затискачів. У цьому випадку вимірювання проводиться в кілоомах. Електродвигун повинен бути від’єднаний від мережі. Його можна не від’єднувати, а тільки відключити вимикач. Звичайно зручніше виміряти опір ізоляції двигуна з боку вмикаючого пристрою через кабель живлення двигуна. Але в цьому випадку прилад урахує і опір ізоляції кабелю, а виміряний опір ізоляції буде менше ніж опір ізоляції двигуна. Якщо воно не нижче за допустиме (500 кОм), то кабель можна не від’єднувати, а якщо нижче, то електродвигун потрібно перевірити окремо.

а

б

Рисунок 1.1 – Схема застосування мегомметра М4100/4:

а – вимірювання опору ізоляції двигуна відносно його корпусу;

б – визначення кінців жил кабелю

За допомогою мегомметра можна перевірити цілісність кожної фазної обмотки двигуна та місця їхнього з’єднання, вимірявши опір між початками фаз, якщо обмотки двигуна з’єднані  в зірку. При з’єднанні трикутником кінці та початки обмоток потрібно роз’єднати.

Оскільки на виході мегомметра при вимірюванні висока напруга, то цього часу не можна торкатися  неізольованих частин об’єкта вимірювання та дротів приладу.

Коло, що виміряється, може заряджатися від мегомметра під час вимірювання, тому після вимірювання його потрібно розрядити за допомогою провідника занулення (заземлення) електроустановки, дотримуючись обережності.

На рис. 1.1, б зображено визначення кінців жили кабелю у разі відсутності забарвлення, за допомогою мегомметра. Дальній кінець жили кабелю та один затискач приладу приєднуються до заземлених частин конструкцій, а за допомогою дроту від іншого затискача приладу проводиться пошук другого кінця жили кабелю.

Слід зазначити ще деякі особливості при роботі з мегомметром.

Мегомметр виробляє високу напругу, та якщо в установці, де проводиться вимірювання, є елементи, які можуть бути пошкоджені цією напругою, наприклад, конденсатори, напівпровідникові прилади, то вони повинні бути від’єднані або короткозамкнені дротом.

Не припускається користуватися приладом, забрудненим і покритим вологою, оскільки це може спотворити результати вимірювань.

Перед вимірюванням прилад повинен бути перевірений з’єднанням кінців його дротів при обертанні рукоятки, при цьому стрілка приладу повинна продемонструвати «нуль», а при роз’єднанні дротів - «безмежність».

Щоб прилад дав потрібне значення напруги, його рукоятку потрібно обертати з частотою не меншого, ніж указано на щиті зі шкалою.

При вимірюванні в розгалуженому колі прилад може спочатку продемонструвати малий опір ізоляції, поки коло не зарядиться від напруги, що виробляється ними, оскільки ізоляція кіл має ємність.

Комбіновані вимірювальні прилади. Більшість елементів електронних схем легко перевірити та налагодити за допомогою декількох простих електронних вимірювальних приладів. Один з необхідних приладів – це мультиметр. Усі вони призначені для вимірювання напруги постійного та змінного струмів, величини струму та опору постійному струму. Деякі прилади призначені для вимірювань ємності, параметрів транзисторів, температури тощо.

Точність мультиметрів визначається якістю та похибкою масштабних резисторів, які застосовуються для вибору різних діапазонів. Відмінності у вартості між дешевими аматорськими приладами, професійними мультиметрами та лабораторними вимірювальними приладами  значного мірою визначаються різницею в ціні між стандартними та прецизійними компонентами. Багато недорогих мультиметрів забезпечують точність вимірювань від 2 до 10%. Професійні прилади мають точність від 1,5 до 2  % на постійному струмі та від 3 до 5  % – на змінному. Більшість вимірювань, які доведеться проводити при роботі зі схемами, не вимагають такої точності, якою не міг би забезпечити недорогий мультиметр.

При роботі з мультиметром  потрібно завжди уважно вибирати межу вимірювань. Наприклад, якщо схема працює від 9 В батареї, то можна не сумніватися в тому, що робота на 10 В межі вимірювання безпечна. Проте якщо максимальна напруга або струм у колі  наперед не відомий, то потрібно починати вимірювання з найбільшої межі вимірювань мультиметра. Побачивши значення приладу, ви отримаєте уявлення про величину, що вимірюється, та зможете вибрати правильну межу вимірювань.

Коли мультиметр установлений у режим вимірювання струму (в амперах, міліамперах або мікроамперах), будьте дуже уважні при ввімкненні щупів у схему, оскільки при вимірюванні струму прилад яляє собою майже короткозамкнене коло.

У таблицях 1.2 – 1.4 наведені технічні дані ряду комбінованих вимірювальних приладів

Таблиця 1.2  –  Технічні дані цифрового мультиметра DT 890В+

Діапазон вимірювань:

струм постійний

2 мА – 20 А

струм змінний

20 мА – 20 А

напруга постійна

200 мВ – 1000 В

напруга змінна

2 В – 750 В

опір

200 Ом – 200 Мом

ємність

2000 пФ – 20 мкФ

Кліщі електровимірювальні. Даний прилад призначений для вимірювань сили струму в провіднику без його роз’єднання, а також напруги та опору.

Основою приладу є рознімнийй магнітопровід з обмоткою, яка є вторинною обмоткою трансформатора струму, а первиною обмоткою є провід з вимірюваним струмом.

Таблиця 1.3 –  Технічні дані цифрового мультиметра DT 9808

Діапазон вимірювань:

струм постійний

20 мкА – 20 А

струм змінний

20 мА – 20 А

напруга постійна

200 мВ – 1000 В

напруга змінна

20 В – 750 В

опір

200 Ом – 200 Мом

частота

2 К – 20 К

ємність

2 нФ – 20 мкФ


Таблиця 1.4 –  Технічні дані цифрового мультиметра DT 832

Діапазон вимірювань:

струм постійний

2000 мкА – 10 А

напруга постійна

200 мВ – 1000 В

напруга змінна

200 В  – 750 В

опір

200 Ом – 2000 кОм

При вимірюванні сили струму магнітопровід розмикається та надівається на провід, потім змикається і проводиться вимірювання.

Таблиця 1.5 –  Технічні дані кліщів електровимірювальних 266

Діапазон вимірювань:

струм змінний

750 А

напруга постійна

1000 В

напруга змінна

750 В

опір

200 Ом – 2000 Мом

Прилад працює на змінному та постійному струмах у широкому діапазоні вимірювальних величин. Завдяки використанню спеціальних щупів прилад може працювати  як вольтметр. Таким чином, він є універсальним вимірювальним пристроєм. Струмовимірювальні кліщі можуть застосовуватися для швидкого вимірювання струму в місцях, де доступні окремі виводи фаз. Однако вони не можуть вимірювати струм у багатожильних силових кабелях, де в один кабель укладають проводники всіх трьох фаз. При використанні струмовимірювальних кліщів необходимо стежити за тим, щоб вони затискались без найменшого повітряного зазора, інакше показання можуть бути далекими від істинних значень.

Застосовуються електровимірювальні кліщі різних типів.

Електронно-променевий осцилограф. Прилад отримав значне поширення. Він відображає досліджуваний електричний сиґнал на екрані, надає інформацію про частоту та тривалість імпульсів і їх форму. Осцилограф можна використовувати для вимірювання напруги (змінної та постійнної).

Щуп, пробник. Для перевірки кіл також може застосовуватися щуп або пробник, що складається з корпусу, до  якого поміщаються батарея та лампа. Для торкання точок кіл прилад має штир і дріт.

Приєднавши проводок щупа до потрібної точки кола і торкаючись штирем інших її точок, можна перевірити цілість ділянок кола.

Потрібно не забувати, що вимірювання опорів в електроустановках потрібно проводити, зробивши необхідні відключення напруги, перевіривши її відсутність перед приєднанням до приладу.

Правила для перевірки працездатності електронних компонентів

Перевірка діодів і випрямлячів.

Діод – це напівпровідниковий елемент, що проводить струм тільки в одному напрямку.

Прямий опір діодів і випрямлячів перевіряється підключенням позитивного та негативного полюсів мультиметра (рис. 1.2), заздалегідь установленого на режим перевірки діодів, відповідно до позитивного (анода) і неґативного (катода) виводів. Виміряний опір повинен складати від 500 до 600 Ом  для звичайних кремнієвих діодів і від 200 до 300 Ом – для германієвих діодів, а для діодних мостів (германієвих або кремнієвих) через їх великий розмір опір нижче, ніж у відповідних звичайних діодів. Високовольтні діоди складаються з декількох діодів, сполучених послідовно, тому при вимірюванні їх опір виявляється більш високим. Описаний прийом придатний для швидкого визначення працездатності діода.

Щоб перевірити діод на коротке замикання або витік, потрібно перемкнути мультиметр на більший діапазон вимірювань та поміняти місцями його виводи. Низький опір укаже на коротке замикання або підвищений витік діода. У германієвих діодів зворотний опір складає від 100 кОм до 1 Мом. Кремнієві діоди мають більш високий зворотний опір, який може досягати 1000 Мом.

Рисунок 1.2 – Перевірка діода мультиметром

Проте деякі діоди можуть мати і більш низький зворотний опір, але нормально працювати в деяких схемах. У діодних мостів, які мають pn-переходи великої площі, струми витоку більше. 

Стабілітрони. Щоб швидко визначити обрив, коротке замикання або підвищений витік стабілітрона, підключіть мультиметр у прямому напрямку, як для звичайного діода. Проте така перевірка, хоча вона і корисна, не дає головної інформації про стабілітрон, а саме – чи стабілізує він напругу на заданому рівні. Перевірка стабілізуючої функції стабілітрона проводиться за допомогою реґульованого джерела живлення, забезпеченого вимірювальним приладом, який дозволяє виміряти напругу та струм.

Приєднайте до виходу джерела живлення випробовуваний стабілітрон послідовно з резистором, що обмежує струм, і поволі збільшуйте вихідну напругу, поки через стабілітрон не потече заданий струм (рис. 1.3). Тепер підключіть вольтметр паралельно стабілітрону, щоб виміряти напругу стабілізації. Змінюйте струм через стабілітрон у  той і в інший бік від заданого значення. Якщо стабілітрон працює нормально, то напруга повинна залишатися постійною.

Перевірка тиристорів і семісторів.

Тиристор – це діод з додатковим електродом керування. Тиристор починає проводити струм тільки тоді, коли зсунутий у прямому напрямку,  і при цьому на електрод керування подається відкриваючий імпульс. Тому тиристор можна перевірити таким самим чином, як і звичайний діод, використовуючи мультиметр з функцією перевірки діодів або звичайний омметр.


Рисунок 1.3 – Схема перевірки стабілітрона

Позитивний щуп вимірювального приладу підключають до анода тиристора, а неґативний – до катода (рис. 1.4). Прилад повинен продемонструвати «безмежно» високий опір. Для відмикання тиристора використовують перемичку, якою електрод керування тиристора сполучають з позитивним щупом, не відключаючи при цьому вимірювальний прилад. Продемонстрований на вимірювальному приладі опір тиристора повинен різко знизитися.

Рисунок 1.4 – Схема перевірки тиристора

Після від’єднання перемички тиристор продовжує проводити або повертається у закритий стан. Це залежить від властивостей тиристора та вимірювального приладу. Якщо тиристор володіє малим струмом утримання, то омметр зможе утримати його у відкритому стані. Якщо ж струм утримання тиристора високий, то при від’єднанні перемички він закриється.

Деякі потужні тиристори можуть мати внутрішній резистор, увімкнутий між катодом і електродом керування. Цей резистор запобігає відмиканню тиристора невеликими перешкодами. Інженер, що не знає про існування цього резистора, може помилково вважати його за витік між катодом і електродом керування. Величину його опору можна виміряти омметром.

Семістор конструктивно складається з двох тиристорів, увімкнених  паралельно в протилежних напрямках; тому процес перевірки семістора схожий на перевірку тиристора. Позитивний щуп вимірювального приладу підключається до виводу МТ2, а неґативний щуп – до виводу МТ1, рис. 1.5. При від’єднаному електроді керівника омметр повинен продемонструвати «безмежний» опір. Потім, як і при перевірці тиристора, електрод керування сполучають перемичкою з виводом МТ2 (подається позитивний відмикльний імпульс). Опір семістора, продемонстровано на вимірювальному приладі, повинен різко знизитися. Це означає, що один з пари тиристорів справний.

Рисунок 1.5 – Схема перевірки семістора

Потім щупи омметра змінюють місцями. Знову, якщо електрод керування від’єднаний, омметр повинен демонструвати «безмежний» опір. Електрод керування сполучають перемичкою з виводом МТ2 (подається неґативний відмикальний імпульс). Опір семістора «падає», що означає справність другого тиристора.

Перевірка біполярних транзисторів

Біполярні транзистори складаються з трьох шарів напівпровідникового матеріалу іта можуть бути або р-п-р або п-р-п-типу. Кожний транзистор можна зобразити у вигляді двох діодів, увімкнених назустріч один одному з виводом від точки з’єднання, як зображено на рис. 1.6. Еквівалентом бази р-п-р-транзистора виступають сполучені разом катоди двох діодів. Якщо ж транзистор п-р-п-типу, то еквівалентом бази виступають сполучені разом аноди. Два виводи діодів, що залишилися, являють собою емітер і колектор. Оба р-п-переходи транзистора перевіряють окремо, як два незалежні діоди. Якщо обидва діоди справні, то і транзистор справний.

Рисунок 1.6 – Транзистор, що зображено двома діодами

Функцію мультиметра для перевірки діодів можна використовувати для перевірки транзисторів. Візьмемо для перевірки транзистор р-п-р-типу. «Неґативний щуп» (чорний) мультиметра сполучаємо з виводом бази транзистора. «Позитивний щуп» (червоний) прикладаємо спочатку до емітера, а потім до колектора. При цьому обидва переходи будуть при перевірці «зсунуті в прямому напрямку». Мультиметр повинен демонструвати низький опір в обох переходах. Потім замість «неґативного щупа» підключаємо до бази «позитивний щуп». Процедура повторюється. Обидва р-п-переходи при перевірці «зсунуті в зворотному напрямку». Мультиметр демонструє високий опір обох переходів. Процедура перевірки п-р-п-транзистора ідентична. Різниця тільки в тому, що, коли до бази прикладається «неґативний щуп», мультиметр демонструє високий опір, а коли «позитивний» – низький.

Якщо використовувати мультиметр, у якого відсутній режим перевірки діодів, транзистор перевіряється в режимі вимірювання опору – «Ом» («Ω»). Процес перевірки такий самий, як і при перевірці діода. Важливо зазначити, що показання від декількох сотень до декількох тисяч Ом при прямому зсуві не є обов’язковою ознакою несправності транзистора. Це всього лише ознака того, що напруги внутрішнього джерела живлення вимірювального приладу не вистачає для повного «зсуву» р-п-переходу. Показання «безмежного» опору при зворотному «зсуві» того ж транзистора свідчить про те, що елемент справний. Ураховувати потрібно тільки різницю двох показань, а не їхні дійсні значення.

Несправний же транзистор, якщо обидва р-п-переходи мають однаковий опір в обох напрямках. Так само, як і діоди, р-п-переходи несправного транзистора можуть володіти дуже високими опорами в обох напрямках (внутрішній обрив) або нульовим опором в обох напрямках (внутрішній пробій). Іноді несправний р-п-переход володіє невеликим опором, рівним в обох напрямках.

Перевірка польових транзисторів

Польові транзистори перевіряти складніше, ніж біполярні. Перед перевіркою польового транзистора потрібно встановити, є він транзистором з керованим р-п-переходом, або це МОП-транзистор Після цього необхідно з’ясувати, чи є транзистор р-канальним або п-канальним. (Не слід забувати, що МОП-транзистори – це дуже великий клас транзисторів зі своїми особливостями. Найбільш часто зустрічаються  МОП-транзистори з індукованим каналом і МОП-транзистори зі вбудованим каналом).

Польовий транзистор з керованим р-п-переходом можна перевірити звичайним омметром.

Еквівалентну схему заміщення польового транзистора з керованим р-п-переходом зображено на рис. 1.7. Вона являє собою два діоди, послідовно сполучені між стоком і витоком. Полярність діодів протилежна. Із середньої точки між ними виведено затвор. Для п-канального транзистора затвор підключений до анодів діодів, а для р-канального – до катодів. Ізолювальний шар оксиду кремнію подано високоомним резистором, увімкненим між стоком і витоком паралельно діодам.

Рисунок 1.7 –  Польовий транзистор з керованим р-п-переходом, що зображено у вигляді двох діодів і резистора

Таким чином, транзистор можна перевірити за допомогою омметра, вимірявши опори р-n-переходів між затвором і стоком і між затвором і витоком. Якщо транзистор справний, обидва переходи повинні поводитися як звичайні діоди, володіючи високим опором в одному напрямку і низьким – в іншому. Потім виміряють опір між стоком і витоком. Омметр повинен продемонструвати  деяке значення опору, залежне від параметрів транзистора.

Перевірка омметром МОП-транзистора навіть при найбільшому збігу обставин являє собою надзвичайно складну задачу. Це пов’язано з тим, що затвор ізольований від каналу тонким шаром оксиду кремнію. Цим забезпечується дуже високий вхідний опір МОП-транзистора, але робить його вразливим навіть для невеликої статичної напруги, що виявилась на виводах транзистора. Фактично МОП-транзистор легко можна винести з ладу легким дотиком. З цієї причини МОП-транзистор упаковують так, щоб усі його виводи були електрично сполучені, що запобігає виникненню статичних напруг між його електродами.

МОП-транзистори потрібно перевіряти низьковольтним омметром з граничною обережністю, установивши найвищу межу шкали вимірювань. Справний МОП-транзистор зі вбудованим каналом володіє деякою провідністю між витоком і стоком. Проте між затвором і стоком, а також між затвором і витоком, опір гранично високий. У справному МОП-транзисторі з індукованим каналом провідність між виводами в будь-якому їх поєднанні практично відсутня.

Порядок виконання роботи

  1.  За допомогою мегомметра визначити опір ізоляції електроустаткування, проводів і кабелів. Отримані результати занести до таблиці 1.6.

Таблиця 1.6

Тип

Значення

Х1

Х2

Х3

Хср

  1.  Застосовуючи мультиметр, визначити: опір резисторів; перевірити діоди, транзистори, тиристори на працездатність; виміряти величину ємності та виміряти величину постійного й змінного струмів та напруги. Отримані результати занести до таблиці 1.7.

Таблиця 1.7

Тип

Значення

Х1

Х2

Х3

Xср

R1

VD1

~U

~I

-U

-I

  1.  Розібратися з принципом дії кліщів електровимірювальних.

Зміст звіту

  1.  Титульна сторінка із зазначенням теми лабораторної роботи.
  2.  Мета, короткі теоретичні відомості.
  3.  Опис виконання лабораторної роботи.
  4.  Висновки з роботи.

Контрольні питання

1. Що таке вимірювання?

2. Мета вимірювання електричних величин.

3. Які застосовуються прилади для вимірювання електричних вимірювань?

4. Розкрити принцип роботи мегомметра.

5. Які величини можна вимірювати за допомогою цифрового мультиметра.

Література: [1, 4, 7, 9, 10].

 

Лабораторна робота № 2

Тема. Експрес-діагностика електричних машин

Мета: засвоїти принципи експрес-діагностики та основи роботи з індикатором дефектів обмоток, пірометром, віброметром та оптичним тахометром.  

Короткі теоретичні відомості

Індикатор дефектів обмоток електричних машин ИДО-05 – це портативний прилад, призначений для контролю трифазних обмоток електричних машин (рис. 2.1).

ИДО-05 – забезпечує виявлення :

– міжвиткових замикань;

– обриву провідників;

– неправильного з'єднання схеми обмотки;

– незадовільного стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками.

Рисунок 2.1 – Зовнішній вигляд індикатора дефектів обмоток електричних машин ИДО-05

ИДО-05 дозволяє виявити дефекти трифазної обмотки машини напругою до 1000 В – без демонтажу та розбирання останньої.

Принцип роботи індикатора:

– при перевірці обмотки на наявність міжвиткових замикань, обриву провідників та на правильність з'єднання схеми порівнюються повні опори двох фаз обмотки при підключенні до них генератора високочастотного стабілізованого струму. За наявності дефектів повні опори фаз обмотки та відповідно струми в них будуть різними;

– при перевірці стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками подається на обмотку напруга постійного струму і контролюється струм витіку.

Технічні дані ИДО-05:

1) контрольовані параметри:

– при перевірці обмотки на наявність міжвиткових замикань, обриву провідників та на правильність з'єднання схеми коефіцієнт несиметрії фазних струмів (Кн);

– при перевірці стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками опір ізоляції (Rи);

2) діапазон вимірювання Кн, 0–99 %;

3) параметри вихідного змінного струму при вимірюванні Кн:

– діюче значення, 1,5±0,15 мА;

– частота, 10±1 кГц;

4) чутливість (величина Кн при замиканні одного витка у фазі), не менше 5%;

5) вихідна постійна напруга при перевірці стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками, 1000±100 В.

Конструктивно індикатор представлений у вигляді портативного приладу рис. 2.1. На верхній кришці корпусу розташовані віконця світлодіодної алфавітно-цифрової індикації та написи, які пояснюють призначення органів керування та світлодіодів.

У верхній торцевій частині корпусу є контактні з’єднання : "-1000 В" та "" – для підключення до індикатора сполучних дротів при перевірці ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками, "КАБЕЛЬ" – для підключення до індикатора сполучного кабелю при вимірюванні Кн.

На лівій бічній стінці корпусу знаходяться дві кнопки: "ПИТАНИЕ" – для включення - відключення індикатора та "ВЫБОР ФАЗ" – для вибору пари фаз при вимірюванні Кн.

На правій бічній стінці корпусу розташовано контактне з’єднання "5 В, 1 А" – для підключення до індикатора зовнішнього блоку живлення БПИД-2.

На задній кришці корпусу наведені надписи, що пояснюють призначення контактних з’єднань індикатора та містять основну інформацію про нього. Всередині корпусу розташовано дві плати з елементами схеми індикатора та акумулятори.

Принцип роботи індикатора.

При перевірці трифазної обмотки на наявність міжвиткових замикань, обриву фази та на правильність з'єднання фаз принцип роботи індикатора заснований на порівнянні повних опорів двох фаз обмотки при підключенні до них генератора високочастотного стабілізованого струму. За наявності дефектів повні опори фаз обмотки і відповідно струми в них будуть різними. Ступінь цієї відмінності встановлюється величиною коефіцієнта несиметрії фазних струмів Кн:

де IA, IB, IC – діючі значення фазних струмів; I0 – діюче значення високочастотного стабілізованого струму, який генерується індикатором (I0=IA + IB = IB + IC = IC + IA).

При перевірці стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками принцип роботи індикатора полягає в подачі на обмотку напруги постійного струму та контролі струму витоку.

Вказівка щодо заходів безпеки:

- перед роботою з індикатором вивчити принципи роботи;

- обмотки контрольованої машини повинні бути знеструмлені.

- при перевірці ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками не торкатися до затисків сполучних дротів. Після її завершення ємності обмоток повинні бути розряджені.

Підготовка до роботи:

1. Перевірити живлення індикатора.

2. Включити індикатор натисненням кнопки "ПИТАНИЕ". При цьому повинні засвітитися світлодіод "Rи" і після автоматичного налаштування алфавітна індикація "". Якщо свічення світлодіода "Rи" є переривистим, то необхідно провести заряд акумуляторів.

3. Вимкнути індикатор натисненням кнопки "ПИТАНИЕ".

Порядок роботи:

Під час перевірки трифазної обмотки на наявність міжвиткових замикань, обриву фази та на правильність з'єднання фаз необхідно короткочасно закоротити обмотку машини на корпус та підключити до індикатора з’єднувальний кабель. Підключити з’єднувальний кабель за допомогою затисків "А", "В" і "С" до виводів трифазної обмотки машини. При цьому фази повинні бути з’єднанні згідно схеми з'єднань для даної машини (в зірку або в трикутник). Включити індикатор. При цьому повинні засвітитися світлодіод "Кн" та після автоматичного налаштування алфавітна індикація "". Якщо на місці одного з символів "", "" або "" засвічується символ "–", то це вказує на обрив відповідної фази та відсутність необхідності виконувати подальші рекомендації. Натиснути кнопку "ВЫБОР ФАЗ". При цьому повинні засвітитися алфавітний символ "" та після автоматичного налаштування значення Кн фаз, до яких підключені затискачі «В» і «С» з’єднувального кабелю. Натиснути кнопку "ВЫБОР ФАЗ" ще раз. При цьому повинні засвітитися алфавітний символ "" і після автоматичного налаштування значення Кн фаз, до яких підключені затискачі «А» і «С» з’єднувального кабелю. Натиснути повторно кнопку "ВЫБОР ФАЗ". При цьому повинні засвітитися алфавітний символ "" і після автоматичного налаштування значення Кн фаз, до яких підключені затискачі «А» і «В» з’єднувального кабелю. По величині щонайбільшого з виміряних Кн встановити факт наявності або відсутності в обмотці міжвиткових замикань, обриву фази, неправильного з'єднання фаз, використовуючи табл. 2.1. Вимкнути індикатор. Від’єднати з’єднувальний кабель.

Під час перевірки стану ізоляції обмоток відносно корпусу машини та між обмотками необхідно підключити до індикатора з’єднувальні кабелі. Підключити контактне з’єднання "-1000 В" до контрольованої обмотки, а контактне з’єднання "" до корпусу машини. Включити індикатор. При цьому повинен засвітитися світлодіод "Rи". По алфавітних свіченнях індикатора оцінити стан ізоляції обмотки відносно корпусу машини та між обмотками, використовуючи табл. 2.1, алфавітної індикації "" відповідає Rи>Rдоп, де Rдоп=500¸600 кОм; "" - Rкр < Rи< Rдоп, де Rкр=50¸ 60 кОм; "" – Rи< Rкр). Вимкнути індикатор. Від’єднати з’єднувальний кабель.

Контроль достовірності значень.

1. Підключити до індикатора з’єднувальний кабель.

2 Замкнути накоротко затиски "А", "В" і "С" з’єднувального кабелю.

3 Включити індикатор. При цьому повинні засвітитися світлодіод "Кн" та після автоматичного налаштування алфавітна індикація "".

4 Натиснути кнопку "ВЫБОР ФАЗ". При цьому повинне засвітитися алфавітно-цифрова індикація "", "" або "".

5 Натиснути кнопку "ВЫБОР ФАЗ". При цьому повинне засвітитися алфавітно-цифрова індикація "", "" або "".

6 Натиснути кнопку "ВЫБОР ФАЗ". При цьому повинне засвітитися алфавітно-цифрова індикація "", "" або "".

7 По черзі від'єднати кожний із затисків, залишаючи замкнутими пару інших. При цьому при включенні-відключенні індикатора при від'єднаному затискачу "А" після автоматичного налаштування повинне засвічуватися алфавітна індикація "", "В" – "", "С" – "".

8 Вимкнути індикатор. Від’єднати з’єднувальний кабель.

9 Підключити до індикатора з’єднувальні дроти.

10 Включити індикатор. При цьому повинні засвітитися світлодіод "Rи" та після автоматичного налаштування алфавітна індикація "".

Таблиця 2.1 – Можливі дефекти трифазної обмотки та варіанти їх індикації

Показання індикатора

Вид дефекту

Рекомендовані додаткові міри для визначення виду дефекту

Кн

Rи

Дефект відсутній

Міжвиткові замикання.

Неправильне з’єднання фаз

Перевірити правильність з’єднання фаз

Коротке замикання фази/фаз

Обрив фази

Дефекти відсутні. (Ізоляція обмотки відносно корпусу машини та між обмотками в нормальному стані)

Дефекти відсутні. (Ізоляція обмотки відносно корпусу машини та між обмотками в задовільному стані)

Незадовільний стан ізоляції обмотки відносно корпусу машини та між обмотками

Примітка. При вимірюванні Кн обмотки статора значну погрішність може вносити ексцентриситет ротора. Тому для машин в зборі як виміряне значення Кн потрібно вибрати мінімальне із значень Кн, які показує індикатор при повільному провертанні ротора вручну.

11 Вимкнути індикатор. Підключити до затискачів з’єднувальних дротів резистор 80470 кОм.

12 Включити індикатор. При цьому разом з світлодіодом  "Rи" після автоматичного налаштування повинне засвітитися алфавітна індикація "".

13 Вимкнути індикатор. Замкнути накоротко затискачі з’єднувальних дротів.

14 Включити індикатор. При цьому повинні засвітитися світлодіод "Rи" та після автоматичного налаштування алфавітна індикація "".

15 Вимкнути індикатор. Індикатор справний, якщо виконуються вищезазначені вимоги.

Безконтактний інфрачервоний термометр-пірометр EM-520 дозволяє безпомилково та безпечно виміряти температуру (в Фаренгейтах (F) або в Цельсіях (С)) гарячих або холодних поверхонь об'єкта. Технічні характеристики приладу наведені у табл. 2.2.

Рисунок 2.2 – Зовнішній вигляд безконтактного інфрачервоного термометр-пірометра EM-520

Кожний об'єкт випромінює інфрачервону енергію, якщо його температура не близька до абсолютного нуля. Ця енергія розповсюджується із швидкістю світла на всіх напрямках. Інфрачервоний термометр фокусує інфрачервоне випромінювання на датчик, який перетворить її в напругу, пропорційно температурі об'єкта, яка обробляється процесором і виводиться на дисплей. Для правильного вимірювання температури об'єкта необхідно, щоб об'єкт був більше діаметра зони вимірювання. Взаємозв'язок між відстанню від приладу до об'єкта та розміром об'єкта характеризується відношенням відстані до діаметра зони вимірювання. Це відношення у приладу EM-520 дорівнює 6:1.

Таблиця 2.2 – Характеристики приладу EM-520

Показник

Значення

Температурний діапазон вимірювання

-4 …608 ºF, -20…320 ºC

Похибка вимірювання

±2ºC (± 3ºF) або 2% показаний

Час вимірювання

0,5 с

Коефіцієнт випромінювання

0,95

Робочий діапазон температур

0…45 ºC

Відношення відстані до об’єкта та діаметра вимірювальної точки

6:1

Для роботи з приладом необхідно натиснути та утримувати кнопку-курок, дані про температуру і стан батареї виводяться на дисплеї приладу. Після відпускання кнопки-курка, дані на дисплеї залишаються протягом 15 с.

За допомогою приладу можна визначити найгарячішу область об’єкту. Для цього потрібно навести термометр на область, яка цікавить. Натиснути кнопку-курок та переміщати точки наведення по всій області, знайти область з щонайбільшими свідченнями дисплея. Термометр дозволяє прочитувати свідчення температури поверхні доти, поки кнопка-курок натиснута.

Вимірювання відбувається при утриманні кнопки-курка не менше однієї секунди.

При експлуатації приладу потрібно оберігати термометр від дії електромагнітних полів (створюваних зварювальним трансформатором, індукційним нагрівачем і т.п.), запобігати тривалої дії на термометр високої температури та забороняється направляти лазер в очі як напряму, так і через поверхні, що відображають.

Вимірювач вібрації (віброметр) із смуговим аналізатором ИВПА-07- призначений для вимірювання СКЗ віброшвидкості в смузі частот, що вибирається користувачем. Зовнішній вигляд наведено на рис. 2.3. Прилад забезпечує вимірювання СКЗ віброшвидкості:

  •  в смузі частот від 10 до 1000 Гц;
  •  в області ВЧ (смуга від 300 до 1000 Гц);
  •  в смузі шириною 10 Гц на частотах кратних 10 Гц в НЧ області (10-300 Гц).

Рисунок 2.3 – Зовнішній вигляд вимірювача вібрації (віброметр) із смуговим аналізатором ИВПА-07

Технічні характеристики приладу:

- робочий діапазон частот від 10 до 1000 Гц;

- діапазон вимірювання СКЗ віброшвидкості від 0,5 до 20,0 (50,0 *) мм / с.

Правила використання.

Перед початком роботи з приладом необхідно перевірити його на функціонування. Для цього включають прилад, на цифровому табло повинна пройти тест-заставка ("-x-" модифікація приладу) та встановитися стабільні показання або індикація, відповідно вимірюваної вібрації. Блимання на індикаторі значень, свідчить що рівень вібрації вище індикованих значень (відбувається обмеження сигналу). Якщо в першому розряді індикатора символ "n" (noise - шум) і показання блимають, то це означає, що рівень сигналу нижче рівня шуму. У випадку, коли на індикаторі висвічується напис "Err", це свідчить про несправність кабелю зв'язку датчика з приладом. Подальша експлуатація приладу не можлива. Якщо в останньому розряді індикатора горить децімальна крапка, то це свідчить про те, що напруга живлення знаходиться нижче рівня необхідного для нормальної роботи приладу. Елемент живлення вимагає заміни.

Під час вимірювання вібрації на об’єкті необхідно встановити датчик на рівну площадку з магнітного матеріалу. Для вимірювання СКЗ віброшвидкості в смузі частот від 10 до 1000 Гц потрібно вибрати режим "F.00". Для цього необхідно провести наступні дії:

 натиснути і утримувати кнопку (◄) або (►) до тих пір, поки в першому розряді індикатора не з'явитися символ "F";

– короткими натисканнями кнопок (◄) або (►) вибрати режим "F.00". Після цього прилад автоматично перейде в режим вимірювання СКЗ віброшвидкості в діапазоні частот від 10 до 1000 Гц.

Для вимірювання СКЗ віброшвидкості в області ВЧ (300 - 1000 Гц) потрібно вибрати режим "F.31". Для цього необхідно провести наступні дії:

– натиснути і утримувати кнопку (◄) або (►) до тих пір поки в першому розряді індикатора не з'явитися символ "F";

– короткими натисканнями кнопок (◄) або (►) вибрати режим "F.31". Після цього прилад автоматично перейде в режим вимірювання СКЗ віброшвидкості в області ВЧ (300 - 1000 Гц).

Вимірювання СКЗ віброшвидкості на частотах кратних 10 Гц забезпечується на режимах "F.хх", де хх може мати значення від 01 до 30, що відповідає частотах від 10 до 300 Гц. Для вибору режиму необхідно провести наступні дії:

– натиснути і утримувати кнопку (◄) або (►) до тих пір поки в першому розряді індикатора не з'явитися символ "F";

– короткими натисканнями кнопок (◄) або (►) вибрати режим відповідний частоті, на якій необхідно зробити вимірювання. Після цього прилад автоматично перейде в режим вимірювання СКЗ віброшвидкості на обраній частоті (використовуються смугові фільтри з шириною вікна близько 10 Гц).

Додаткові можливості приладу ИВПА-07.

1 Визначення непрямим способом швидкості обертання валу двигуна. Проаналізувавши рівні вібрації на режимах з вузькосмуговими фільтрами (F.01, F.02, ...., F.29, F.30) за формулою можна визначити на яких приблизно обертах працює обладнання.

(об/хв), (2.1)

де ХХ – номер режиму, на якому зафіксовано максимальний рівень вібрації.

2 Оцінка амплітуди вібропереміщення розраховується за виразом

(2.2)

або

(2.3)

3.4 Допустимі вібрації електричних машин за ГОСТ 10816-1-97 див. додаток Б.

Тахометр оптичний ТО-М (рис. 2.4) - забезпечує безконтактне вимірювання швидкості обертання частин механізмів і машин оптичним способом (випромінювання і прийом світлового променя відбитого від поверхні об'єкта). Вимірювання інтервалів часу здійснюється між фотомітками, нанесеними на поверхню об'єкта або по контрастних елементах механізмів.

Рисунок 2.4 – Зовнішній вигляд тахометру оптичного ТО-М

У режимі тахометра прилад дозволяє вимірювати швидкість обертання (рис. 1.5, а, б), а також запам'ятовувати мінімальне та максимальне значення. Результат вимірювання відображається на 4-х розрядному світлодіодному індикаторі у форматі RPM (revolutions per minute – оборотів за хвилину) або RPS (revolutions per second – оборотів за секунду, частота). Також прилад може працювати в режимі лічильника (рис. 2.5, в), що дозволяє підраховувати певні події, не обмежуючись часом вимірювання. Налаштування параметрів (колір мітки, інтенсивність випромінювання, поріг чутливості і дільник) дозволяє адаптувати прилад до певних умов експлуатації.

Технічні характеристики.

Режим тахометра:

– діапазон вимірювання без дільника від 20 до 9999 об/хв (від 0,3 до
99,99 Гц);

– з використанням дільника до 60000 об/хв (до 1 кГц);

– похибка вимірювання ±1 молодшого розряду (± 0,02% згідно ДСТУ ГОСТ 8.285:2008);

а

б

в

Рисунок 2.5 – Режим тахометра (а, б) та лічильника (в)

– відстань до об'єкта (зона чутливості) не більше 150 мм (при певних умовах може бути розширена до 300 мм);

– тривалість проходження мітки повинна бути не менше 300 мкс;

– інтервал між мітками повинен бути не менше 500 мкс;

– час вимірювання та індикації 1с (до 3с якщо <60 об/хв).

Режим лічильника:

– частота відслідковуються подій не більше 500 Гц;

мінімальна тривалість події (наявність / відсутність об'єкта) не менше 1мс;

– лічильник до 9999 * Дільник;

– дільник від 1 до 255.

Після включення приладу на цифровому табло відображається серійний номер протягом декількох секунд. Потім прилад перейде в режим "H" – режим настройки та контролю (на індикаторі "М. X. XX", де Х. ХХ – напруга живлення).

Кнопками (◄) і (►) здійснюється вибір режиму роботи: "C" – режим лічильника, "H" - режим настройки та контролю, "T" – режим тахометра, "Min" – мінімальне значення, "Max" – максимальне значення. Обраний режим підсвічується однойменним світлодіодом. Кнопки необхідно утримувати до перемикання режиму.

Поверхня, по якій буде ковзати світловий промінь приладу, повинна мати контрастні елементи конструкції або заздалегідь нанесені фотомітки (фарба, маркер, липка стрічка тощо) контрастуючі з поверхнею. Розмір фотомітки повинен бути таким, щоб час проходження перед світловим променем (при максимальній швидкості обертання або руху) було не менше значення обумовленого в технічних характеристиках.

Відстань до поверхні вважається оптимальною, коли проекція світлового променя знаходиться в межах кордонів нанесеної фотомітки. Якщо проекція світлового променя набагато більше розміру фотомітки, то необхідно наблизити прилад до поверхні, але при цьому не забувати про техніку безпеки.

Достовірність вимірювань складає 5 одиниць.

Налагодження параметрів. Для адаптації приладу до конкретних умов вимірювань користувачеві доступні наступні параметри: 1. ХХХ – режим, де ХХХ = tAc – режим RPM, ХХХ = FrE – режим RPS; 2. ХХХ – мітка,
де ХХХ = LiG – світла на темному, ХХХ = dAr – темна на світлому;
3. ХХХ – дільник, де ХХХ – коефіцієнт розподілу вхідних імпульсів;

4. ХХХ – поріг лічильника, де ХХХ – задає порогове значення освітленості;
5. ХХХ – випромінювач, де ХХХ – задає інтенсивність світлового променя;
6. ХХХ – приймач, де ХХХ – значення освітленості, отримане від приймача.

Параметри для редагування можна викликати з режиму настройки та контролю "Н", натиснувши кнопку (▼). Значення обраного параметра можна змінювати кнопкою (◄) або (►).

У режимі тахометра "Т" відбувається вимір швидкості обертання і відображення результатів на цифровому індикаторі в форматі RPM або RPS (залежить від параметра 1.ХХХ). Натискання та утримання кнопки "0" фіксує виміряне значення на індикаторі.

При індикації "Min" і "Max" значення процес вимірювання не припиняється. Скидання значень здійснюється кнопкою "0".

Поріг чутливості налаштовується автоматично і постійно в процесі вимірювання. Розпізнавання мітки індукується точкою в останньому розряді індикатора. Якщо прилад не зміг визначити наявність мітки протягом 3-х секунд, свідчення на індикаторі обнуляються. Прочерки на індикаторі означають не стабільність вимірювань (три послідовних виміру відрізняються більш ніж на 50 одиниць).

Параметри, використовувані в режимі тахометра: 1. ХХХ, 2. ХХХ, 3. ХХХ, 5. ХХХ.

У режимі лічильника "С" відбувається підрахунок подій. Подією вважається зміна контрастності (зміна освітленості щодо порогового значення).

Межа освітленості задається параметром 4. ХХХ вручну на підставі інформації отриманої з параметра 6. ХХХ (середнє арифметичне двох значень освітленості в контрастних точках).

Обнулення здійснюється кнопкою "0".

При переході в інші режими і назад значення лічильника не змінюється.

Параметри, використовувані в режимі лічильника: 2. ХХХ, 3. ХХХ,
4. ХХХ, 5. ХХХ.

Опис лабораторного обладнання

Всі діагностичні операції проводяться на експериментальній установці, схема  якої приведена на рис. 2.6. Вона включає в себе асинхронний двигун з паспортними даними, що приведені у табл.1.3 і силову схему його пуску.

Рисунок 2.6 – Принципова схема експериментальної установки

Для дослідження на лабораторному стенді реалізована можливість штучного створення несиметрії напруги живлення шляхом зміни напруги однієї  фази (підключаються до зажимів обмотки АД з відпайками).

Виткове замикання в обмотці статора здійснюється за допомогою з’єднання між собою відпайок, встановлених на статорі.

З’єднуючи почергово відпайки 3, 1 та 2 між собою та з загальним виводом, проводиться експериментальна оцінка отриманих результатів

Оскільки кожна з відпайок, встановлених на статорі, зафіксована вручну, то неодмінно необхідно врахувати похибки, пов’язані з конструктивними рішеннями. Тому перед початком проведення експериментів було виміряне значення опорів на кожній з відпайок. Дані вимірювань занесено до таблиці А2 див. додаток Г.

Хід роботи

  1.  Ознайомитися з конструкцією, принципом дії та мірами безпеки при роботі з індикатором дефектів обмоток електричних машин ИДО-05.
  2.  За допомогою приладу ИДО-05 виконати наступні досліди та заповнити табл. 1.5:
  3.  Перевірка трифазної обмотки АД на наявність дефектів. Підключити з’єднувальний кабель приладу за допомогою затисків "А", "В" і "С" до виводів трифазної обмотки машини. Натискаючи кнопку «ВЫБОР ФАЗ», отримати значення Кн для фаз "А", "В" і "С".
  4.  Імітація обриву фази. Підключити з’єднувальний кабель приладу за допомогою затисків "А", "В" і "С" до будь-яких двох виводів трифазної обмотки машини. Провести вимірювання.
  5.  Імітація міжфазного КЗ. Поставити перемичку між двома виводами трифазної обмотки АД.  Далі провести дослід аналогічно до пункту а).
  6.  Імітація міжвиткових замикань. 1) Підключити з’єднувальний кабель приладу за допомогою затисків до виводів фаз "А","С" і почергово до відпайок №1,2,3 фази "В", провести вимірювання. 2) Підключити з’єднувальний кабель приладу за допомогою затисків до виводів фаз "А", "В" і "С", при цьому  почергово з’єднувати між собою відпайки №1,2,3 фази "В", провести вимірювання.
  7.  Перевірка стану ізоляції. Підключити до індикатора з’єднувальні кабелі. Підключити контактне з’єднання "-1000 В" до контрольованої обмотки, а контактне з’єднання "" до корпусу машини. Почергово провести вимірювання для трьох фаз.

Таблиця 2.5 – Визначення дефектів обмоток електричних машин

Тип

Значення Кн

Примітка

А

В

С

Дефекти фазних обмоток

Наявність міжвиткових замикань

Наявність короткого замикання фази/фаз

Наявність обриву фази

Тип

Значення Rи

Примітка

А

В

С

Стан ізоляції обмоток електричної машини

  1.  Ознайомитися з конструкцією, принципом дії та мірами безпеки при роботі з безконтактним інфрачервоним термометром-пірометром EM-520.
  2.  За допомогою приладу EM-520 виконати дослідити та заповнити табл. 2.6:

Таблиця 2.6 – Визначення температури за допомогою приладу EM-520

Місце виміру температури

Результат

Х1

Х2

Х3

Х4

Температуру корпусу електричної машини

Температуру станини електричної машини

  1.  Ознайомитися з конструкцією, принципом дії та мірами безпеки при роботі з вимірювачем вібрації (віброметром) із смуговим аналізатором
    ИВПА-07.
  2.  За допомогою приладу ИВПА-07 визначити та оцінити рівень вібрації електричної машини у режимі F00, розрахувати оберти двигуна та амплітуди вібропереміщення. За допомогою приладу ИВПА-07 виконати дослідити та заповнити табл. 2.7. Використовуючи таблицю, наведену у додатку Б оцінити стан АД.

Таблиця 2.7 – Визначення вібрації за допомогою приладу ИВПА-07

Місце виміру вібрації

Результат

Х1

Х2

Х3

Хср

Корпус електричної машини

Кришка вентилятора

Підшипникова кришка

  1.  Ознайомитися з конструкцією, принципом дії та мірами безпеки при роботі з тахометром оптичним ТО-М. За допомогою приладу ТО-М визначити швидкість електричної машини та заповнити таблицю 2.8.

Таблиця 2.8 – Визначення вібрації за допомогою приладу ТО-М

Результат

Х1

Х2

Х3

Хср

Вимір швидкості

Зміст звіту

  1.  Назва та мета роботи.
  2.  Теоретичні відомості;
  3.  Результати вимірювань;
  4.  Необхідні розрахунки;
  5.  Висновки.

Контрольні питання

  1.  Вкажіть переваги та недоліки експрес-діагностики.
  2.  Яким чином перевіряється справність фазних обмоток електричних машин при експрес-діагностиці.
  3.  Для чого потрібен інфрачервоний пірометр?
  4.  Які параметри визначаються за допомогою смугового аналізатора ИВПА-07?
  5.  Вкажіть області застосування оптичного тахометра ТО-М.

Література: [1, 4, 7, 9, 10].


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА  №3

ТЕМА. Діагностика трансформаторів напруги

МЕТА: Ознайомитись зі способами перевірки трансформаторів напруги.

Короткі теоретичні відомості

Згідно ДУСТ 401-41 трансформатори великих потужностей комплектуються щитом, на якому зазначається: 1) найменування міністерства; 2) найменування та адреса заводу-виробника ; 3) позначення типу; 4) ДУСТ 401-41; 5) заводський номер; 6) рік випуску; 7) число фаз; 8) частота в герцах; 9) род установки (внутрішнє чи зовнішня); 10) номінальна потужність в кВА; 11) схема та група з'єднання обмоток; 12) напруги  номінальні та напруги відгалужених обмоток у В або кВ та номінальні струми в А; 13) напруги короткого замикання в %; 14) спосіб охолоджування; 15) повна вага трансформатора в кг або т; 16) вага масла в кг або т**; 17) вага виймальної частини в кг або т; 18) положення перемикача, позначені на його приводі.

Дослід неробочого ходу трансформатора. Неробочим ходом трансформатора називається такий режим його роботи, коли до затисків первинної обмотки підводиться номінальна напруга при номінальній частоті, а вторинна обмотка розімкнена. Під дією прикладеної напруги по первинній обмотці буде проходити струм неробочого ходу Іх.

Згідно ДУСТ 401-41 коефіцієнтом трансформації трансформатора називається відношення номінальних напруг, тобто відношення напруг на затискачах обмоток трансформатора при неробочому ході. Звичайно береться співвідношення вищої напруги до низької.

Коефіцієнт трансформації трансформатора:

  (3.1)

де  – ЕРС, що індукована в первинній обмотці, В;

– ЕРС, що індукована у вторинній обмотці, В;

 числа витків первинної та вторинної обмоток;

Потужність неробочого ходу трансформатора витрачається на втрати в сталі сердечника трансформатора (магнітні втрати) та втрати в міді первинної обмотки (електричні втрати):

 (3.2)

де  – втрати опір в сталі сердечника трансформатора, Вт;

– втрати в міді первинній обмотці, Вт;

–  активний опір первинної обмотки, Ом.

Оскільки при неробочому ході трансформатора втрати  в міді первинної обмотки дуже малі в порівнянно з потужністю неробочого ходу , то ними можна знехтувати і вважати, що потужність неробочого ходу витрачається на втрати в стал.

Отже, дослід неробочого ходу трансформатора дає можливість визначити коефіцієнт трансформації  та втрати  в сталі сердечника трансформатора.

Дослід короткого замикання називається такий режим роботи, коли до затискачів первинної обмотки підводиться номінальна напруга при номінальній частоті, а вторинна обмотка замкнена на коротко. За допомогою досліду короткого замикання трансформатора можна визначити опори обмоток, напругу короткого замикання та втрати в міді обмоток трансформатора.

Якщо дослід короткого замикання здійснюється не при номінальному струмі, а трохи меншому (але не менш ніж 1/4 номінального струму трансформатора), то втрати короткого замикання та напругу короткого замикання приводять до номінального струму трансформатора за формулами:

,  (3.3)

де ,  – втрати та напруга короткого замикання, що заміряні при проведенні досліду;

– струм, при якому здійснювався дослід.

Оскільки напруга короткого замикання складає (5,5-10,5%) від номінальної напруги, то магнітний потік малий () і втрати в сталі, пропорційні квадрату потоку (магнітної індукції), є незначні і ними можна знехтувати. В цьому випадку можна вважати, що потужність короткого замикання (або просто втрати короткого замикання) витрачається на втрати в міді обмоток трансформатора:

, (3.4)

звідки

де  – активний опір короткого замикання трансформатора;

–  активний опір первинної обмотки;

–  коефіцієнт трансформації;

– активний опір вторинної обмотки.

Повний опір короткого замикання трансформатора:

. (3.5)

Знаючи  та , можна знайти індуктивний опір короткого замикання трансформатора:

, (3.6)

де ;

– індуктивний опір розсіяння  первинної обмотки;

– індуктивний опір розсіяння вторинної обмотки.

Коефіцієнт потужності при досліді короткого замикання:

, або . (3.7)

Якщо дослід короткого замикання трансформатора проводиться в холодному стані, то згідно ДУСТ 3484-65 опори короткого замикання трансформатора необхідно привести до номінальної температури  обмотки. Звичайно цю температуру приймають рівній 75° (ДУСТ 401-41). Отже, активний опір короткого замикання будет:

, (3.8)

де ,

– температура обмоток при досліді короткого замикання. Повний опір короткого замикання трансформатора:

, (3.9)

оскільки можна вважати, що  від температури не залежить.

Номінальна напруга короткого замикання:

. (3.10)

Звичайно напруга короткого замикання  виражається у відсотках від номінальної напруги тієї обмотки, з боку якої проводилися вимірювання при досліді короткого замикання:

. (3.11)

Зовнішня характеристика однофазного трансформатора представляє собою залежність напруги U2 на затискачах вторинної обмотки від струму І2 вторинного кола при незміній номінальній напрузі U на затискачах первинної обмотки, при незмінній номінальній частоті  і при незмінному коефіцієнті потужності  навантаження:

при ,  і .

Зняття зовнішньої характеристики для активно-індуктивного навантаження () здійснювався так само, як і для чисто активного навантаження, але відрізняються від останньої тільки тим, що під час досліду коефіцієнт потужності  підтримується постійним і визначається за формулою:

. (3.12)

На підставі отриманих даних досліду будуємо зовнішні характеристики. За допомогою зовнішньої характеристики можна визначити процентну зміну напруги за формулою:

, (3.13)

де  – напруга на затискачах вторинної обмотки трансформатора при неробочому ході;

–  напруга на затискачах вторинної обмотки при навантаженні.

Коефіцієнт корисної дії трансформатора можна визначити за формулою:

, (3.14)

де  потужність, що підводиться до трансформатора;

– потужність, що віддається трансформатором.

Щоб визначити коефіцієнт корисної дії (ККД) за даним методом, необхідно здійснити два досліди: дослід неробочого ходу та дослід короткого замикання. При досліді неробочого ходу визначаємо втрати  в сталі сердечника трансформатора для номінальної напруги , які залишаються постійними при всіх навантаженнях трансформатора. При досліді короткого замикання визначаємо втрати  в обмотках трансформатора для номінального навантаження. Ці втрати змінюються пропорційно квадрату струму або те ж саме, квадрату навантаження трансформатора за умови, що напругу  на затискачах вторинної обмотки при зміні навантаження практично можно вважати постійною (). Згідно ДУСТ 401-41 ККД при номінальному навантаженні визначається непрямим методом за формулою

, (3.15)

де  – номінальна активна потужність, що віддається трансформатором;

– номінальна повна потужність трансформатора.

Коефіцієнт корисної дії для будь-якого навантаження визначається за формулою:

, (3.16)

де  – потужність, що віддається трансформатором;

– коефіцієнт завантаження трансформатора.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з паспортними параметрами та будовою трансформатора і записати дані з його щита і дані вимірювальних приладів, необхідних для виконання роботи. У випадку коли відсутня схема підключення трансформатора, необхідно визначити первинні та вторинні обмотки трансформатора.

2. Зібрати схему зображену на рис. 3.1, для визначення коефіцієнта трансформації трансформатора. В цій схемі V1 –вольтметр, що виміряє напругу на затискачах первинної обмотки; V2 – вольтметр, що виміряє напругу на затискачах вторинної обмотки.

Дослід провадиться таким чином. Ввімкнувши , записуємо значення вольтметрів V1 і V2 в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Заміряно

Розраховано

Примітки

, В

, В

Рисунок 3.1 – Схема для визначення коефіцієнту трансформації однофазного трансформатору

Виміряти напруги  та  на затискачах обмоток трансформатора. Визначити коефіцієнт трансформації трансформатора.

3. Зібрати схему рис. 3.2 для досліду неробочого ходу трансформатора. З схеми видно, що до первинного ланцюга ввімкнуто амперметр А1 для вимірювання струму неробочого ходу Іх, вольтметр V1 для вимірювання напруги  на затискачах первинної обмотки, ватметр W для вимірювання втрат неробочого ходу Рх.

Рисунок 3.2 – Схема досліду неробочого ходу однофазного трансформатора

Необхідно використати амперметр і ватметр для струмів . Оскільки при неробочому ході трансформатора коефіцієнт потужності  невеликий, то для вимірювання втрат неробочого ходу рекомендується застосовувати спеціальний ватметр, який призначений для вимірювання потужності при малих значеннях коефіцієнта потужності. Значення виміряних величин занести до табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Заміряно

Розраховано

Примітки

, В

, А

, Вт

4. Зібрати схему (рис. 3.3) для досліду короткого замикання трансформатора. Підвести до первинної обмотки трансформатора таку знижену напругу , щоб . Виміряти , , . Обчислити , , , , , , . Якщо дослід короткого замикання трансформатора проводився в холодному стані, то необхідно заміряти температуру навколишнього середовища  і привести величини: , , , , та  до номінальної температури обмоток трансформатора.

В схемі амперметр і ватметр повинні бути вибрані на номінальний струм первинної обмотки, а вольтметр береться для напруги, рівної (5-11%) номінальної. Дослід короткого замикання може здійснитися або в холодному стані трансформатора, коли температура його обмоток практично не відрізняється від температури навколишнього середовища, або при температурі, відповідній нормальним умовам роботи трансформатора.

Рис. 3.3 – Схема досліду короткого замикання однофазного трансформатора

Значення виміряних величин занести до табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Заміряно

Розраховано

,

В

,

А

,

Вт

,

град

,

Ом

,

Ом

,

Ом

,

Ом

,

Ом

,

%

,

%

,

%

,

Вт

5. Зібрати схему за рис. 3.4. Зняти зовнішню характеристику трансформатора для чисто активного навантаження (). Підтримувати незмінним . Виміряти , , , ,  та . Обчислити ,  та  для всіх вимірювань. Побудувати зовнішню характеристику .

Зняти зовнішню характеристику для активно-індуктивного навантаження. Підтримувати незмінними , та .

Провести ті ж вимірювання та обчислення, як і для чисто активного навантаження. Побудувати зовнішню характеристику .

Зняття зовнішньої характеристики для активного навантаження () проводиться таким чином. Включивши первинну обмотку під номінальну напругу при номінальній частоті при розімкненій вторинній обмотці (вимикачі QF2 і QF3 розімкнені), записуємо свідчення приладів в табл. 3.4. Потім вмикаємо QF2 (при цьому QF3 повинен бути розімкнений) і поступово збільшуємо навантаження (зменшенням опору реостата в зовнішньому ланцюгу або включенням ламп розжарювання) від нуля до номінальної або небагато більше номінальною. Під час досліду напруга на затискачах первинної обмотки повинна бути не змінною. При кожній зміні навантаження записуємо значення приладів до табл. 3.4

Рисунок 3.4 – Схема для зняття зовнішньої характеристики однофазного трансформатора

Таблиця 3.4

Заміряно

Розраховано

,

В

,

А

,

Вт

,

В

,

А

,

Вт

6. Визначити коефіцієнт корисної дії за методом неробочого ходу та короткого замикання для  та .

7. Задаючись різними значеннями коефіцієнта завантаження, визначити для кожного навантаження коефіцієнт корисної дії трансформатора. На підставі отриманих даних побудувати криву . Побудувати криві  для  та .

Зміст звіту

  1.  Титульний аркуш із зазначенням теми лабораторної роботи.
  2.  Мета, короткі теоретичні відомості.
  3.  Опис виконання лабораторної роботи.
  4.  Висновки з роботи.

Контрольні питання

1. Як класифікують трансформатори?

2. Для яких потреб застосовують трансформатори напруги та струму?

3. Чим відрізняється режим роботи трансформаторів струму та напруги?

4. Які є конструктивні різновиди трансформаторів струму?

5. Чому для трансформаторів струму небезпечними є режим роботи при розімкнутій вторинній обмотці і як треба вимикати прилади, що живляться від вторинної обмотки трансформатора струму?

Література: [1, 4, 7, 9, 10].

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ТЕМА. Дослідження правильності виконання з’єднань обмоток електричних двигунів.

МЕТА: Здобути вміння визначати правильність виконання внутрішніх з’єднань обмоток статора трифазного асинхронного двигуна та обмоток якоря та збудження двигуна постійного струму послідовного збудження.

Короткі теоретичні відомості

Усі двигуни після ремонту повинні мати такі ж позначення виводів обмоток, як і нові. Маркірування обмоток статора трифазних асинхронних двигунів наведено у табл. 4.1

Позначення виводів обмоток нанесені гравіруванням на спеціальних бирках, які міцно закріплені на проводах обмоток чи витиснені на ввідній колодці поруч з виводами.


Таблиця 4.1 Маркірування виводів обмоток статора трифазних асинхронних двигунів

Схема з’єднання обмоток

Кількість виводів

Назва виводу

Позначення виводу

початок

кінець

Відкрита схема

6

Перша фаза

Друга фаза

Третя фаза

С1

С2

С3

С4

С5

С6

З’єднання зіркою

3 чи 4

Перша фаза

Друга фаза

Третя фаза

Нульова точка

С1

С2

С3

0

З’єднання трикутником

3

Перший вивід

Другий вивід

Третій вивід

С1

С2

С3

У малих електричних двигунах застосовують позначення виводів різнокольоровими проводами, кольори яких наведені у табл. 4.2.

Після проведення ремонту обмоток двигуна їх потрібно маркірувати відповідно до табл. 4.1, 4.2, 4.3. При цьому початки та кінці обмоток можуть бути визначені індукційним методом. Спочатку визначають виводи кожної обмотки за допомогою мегомметра, мосту чи універсального вимірювального приладу. Для перевірки правильності з’єднань виводів використовують джерело постійного струму (акумулятор чи лабораторний блок живлення) та мілівольтметр. Схеми перевірки виводів обмотки статора трифазного асинхронного двигуна наведено на рис. 4.1.


Таблиця 4.2 Колір проводів для трифазних асинхронних двигунів

Двигуни вітчизняного виробництва

Схема з’єднання обмотки

Кількість виводів

Назва виводу

Колір виводу

початок

кінець

Відкрита схема

6

Перша фаза

Друга фаза

Третя фаза

Жовтий

Зелений

Червоний

Жовтий з чорним

Зелений з чорним

Червоний з чорним

З’єднання зіркою

3 чи 4

Перша фаза

Друга фаза

Третя фаза

Нульова точка

Жовтий

Зелений

Червоний

Чорний

З’єднання трикутником

3

Перший вивід

Жовтий

Другий вивід

Зелений

Третій вивід

Червоний

Двигуни іноземного виробництва

Виводи двигуна змінного струму

Позначення виводу

початок

кінець

1-а фаза

синій

колір не позначено

2-а фаза

білий

червоний

3-а фаза

оранжевий

колір не позначено

Рисунок 4.1 - Схеми перевірки виводів обмотки статора трифазного асинхронного двигуна

Маркірування обмоток двигунів постійного струму наведене у табл. 4.3.

Таблиця 4.3 Маркірування виводів обмоток двигунів постійного струму

Двигуни вітчизняного виробництва

Обмотки

Якоря

Додаткових полюсів

Компенсаційна

Послідовного збудження

Незалежного збудження

Паралельного збудження

Початок

Я1

Д1

К1

С1

Н1

Ш1

Кінець

Я2

Д2

К2

С2

Н2

Ш2

Двигуни іноземного виробництва

Виводи двигуна постійного струму

Позначення виводу

позитивний полюс

L+

негативний полюс

L–

середній дріт

M

Захисний дріт з заземленням

PE

Захисний дріт з не заземленням

PU

В електричних машинах іноземного виробництва для позначення затискачів електричних машин використовують наступні букво-цифрові позначки, табл.. 4.4.

Таблиця 4.4 Маркірування виводів обмоток іноземних двигунів змінного струму

Виводи двигуна змінного струму

Позначення виводу

1-а фаза

U

2-а фаза

V

3-а фаза

W

Нейтральний дріт

N

Продовження таблиці 4.4

Захисний дріт

PE

Дріт заземлення

E

Система живлення змінним струмом:

фазний дріт

L

1-а фаза

L1

2-а фаза

L2

3-а фаза

L3

нейтральний дріт

N

До однієї з обмоток за допомогою кнопки SВ короткочасно підключають джерело постійного струму GВ, а до іншої обмотки вмикають вольтметр PV. Якщо у момент подачі напруги на першу обмотку за допомогою кнопки SВ стрілка вольтметра відхиляється вправо (у бік додатних значень напруги), то „+” джерела живлення і „—” вольтметра з’єднані з однойменними виводами обмоток (П1 та П2 на рис. 4.1, а). Такий же дослід здійснюють і для третьої обмотки.

Таблиця 4.5 Кольорове маркування виводів обмоток двигунів постійного струму іноземного виробництва

Виводи двигуна постійного струму

Позначення виводу

початок

кінець

статорне кола

синій

чорний

обмотка збудження

білий

червоний

3-а фаза

оранжевий

жовтий

За результатами дослідів маркірують початки П1, П2, П3 та кінці К1, К2, К3 обмоток статора відповідно до вимог табл. 2.1. Для перевірки правильності визначення початків та кінців обмоток збирають схему, наведену на рис, 4.1, б. Дві обмотки вмикають послідовно і короткочасно підключають до джерела постійного струму. До третьої обмотки підключають вольтметр. При з’єднанні перших двох обмоток однойменними виводами у момент натискання кнопку SВ стрілка вольтметра не відхиляється. Якщо стрілка відхиляється, то перші дві обмотки з’єднані різнойменними виводами.

Індукційний метод, застосовують також для перевірки відповідності полярності вмикання паралельної та послідовної обмоток збудження двигуна постійного струму змішаного збудження. Для цього збирають схему наведену на рис. 4.2.

Якщо „+” джерела живлення та „+” вольтметра; РV з’єднані з однойменними виводами незалежної LM1 та послідовної LМ2 обмоток збудження, то у момент натискання на кнопку SВ стрілка вольтметра відхиляється вправо, а при відпусканні кнопки – вліво. Підключення обмотки LM1 до мережі сдід виконувати з тією ж полярністю, що і до джерела живлення (Н1 до „+”, Н2 до „—”). Обмотку LМ2 виводом С1 підключають до виводу якоря Я2, а на вивід Я1 подають „+” мережі живлення.

Рисунок 4.2 - Схема перевірки відповідності полярності вмикання паралельної та послідовної обмоток збудження двигуна постійного струму змішаного збудження

Порядок виконання роботи

1 Для асинхронного двигуна визначити початки та кінці фазних обмоток статора за допомогою індукційного методу, зібрати схеми,
наведені на рис. 4.1, а, б. У якості джерела постійного струму використовувати лабораторний блок живлення.

2 Перевірити відповідність полярності вмикання незалежної та послідовної обмоток збудження двигуна постійного струму послідовного збудження, використовуючи схему рис. 4.2.

3 Використовуючи автомати, кнопки, магнітні пускачі нарисувати та зібрати схеми для прямого пуску асинхронного двигуна та двигуна постійного струму.

Зміст звіту

  1.  Титульний аркуш із зазначенням теми лабораторної роботи.
  2.  Мета, короткі теоретичні відомості.
  3.  Опис виконання лабораторної роботи.
  4.  Висновки по роботи.

Контрольні питання

1. Яким чином маркіруються виводи обмоток змінного та постійного струму?

2. Навести та пояснити схеми перевірки виводів обмотки статора трифазного асинхронного двигуна.

3. У яких двигунах застосовують позначення виводів різнокольоровими проводами?

4. Навести та пояснити схему перевірки відповідності полярності вмикання паралельної та послідовної обмоток збудження двигуна постійного струму змішаного збудження?

5. Для чого виконують маркіруванння виводів обмоток двигунів?

Література: [1, 4, 7, 9, 10].

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ТЕМА: Налагоджувальні роботи для двигунів постійного і змінного струму.

МЕТА: Здобути вміння визначати кількість пар полюсів асинхронного двигуна, напрям обертання двигуна постійного струму, а також здобути навички встановлення щіток двигуна на геометричну нейтраль.

Короткі теоретичні відомості

Після ремонту двигунів постійного струму щітки мають бути встановлені на нейтралі, що забезпечить найменшу реакцію якоря та поменшить комутацію. Положення нейтралі визначають індуктивним методом при нерухомому якорі. До затискачів якоря підключають мілівольтметр РV, а на обмотку збудження LM подають малу напругу постійного струму від джерела живлення GВ (рис. 5.1).

У момент замикання контакту К відмічають напрям відхилення стрілки вольтметра. На двигуні відпускають болти закріплення траверси та пересувають траверсу зі щітками в обидва боки. Правильним є пересування у той бік, у якому відхилення стрілки вольтметра під час подачі напруги на обмотку збудження зменшується. При встановленні щіток на нейтраль замикання контакту К не приводить до відхилення стрілки вольтметра.

Під час наладки електроприводів при відсутності маркірування виводів обмоток якоря та збудження двигуна постійного струму передбачуваний напрям обертання вала визначають таким чином. Збирають схему рис. 5.1, підключивши до якоря двигуна вольтметр зі шкалою 3 - 7 В. Не подаючи напруги на обмотку збудження, повільно обертають якір та відключають максимальну величину відхилення стрілки вольтметра. Далі подають напругу 2 - 4 В на обмотку збудження такої полярності, щоб при обертанні якоря відхилення стрілки вольтметру збільшувалось. Відмічають, полярність підключення вольтметра до обмотки якоря та джерела живлення до обмотки збудження.

Рисунок 5.1 – Схема для визначення нейтралі двигуна постійного струму

Якщо при підключенні обмоток двигуна до мережі дотримуватися цієї ж полярності, то його вал буде обертатись у той же бік, у якому його обертали вручну під час досліду.

При відсутності таблички на асинхронному двигуні його синхронну швидкість можна визначити, знаючи кількість пар полюсів. Для експериментального визначення кількості пар полюсів проводять такий дослід. Мілівольтметр підключають до однієї фази асинхронного двигуна і рукою обертають його вал. Під дією залишкового магнетизму в обмотці статора виникає ЕРС, що спричиняв періодичне відхилення стрілки вольтметра. Кількість відхилень стрілки в один бік за один оберт ротора дорівнює кількості пар полюсів.

Порядок виконання роботи

1. Встановити щітки двигуна постійного струму змішаного збудження тій нейтраль.

2. Визначити полярність підключення обмоток якоря та збудження до мережі для забезпечення заданого напряму обертання вала двигуна постійного струму змішаного збудження.

3. Визначивши експериментально кількість пар полюсів, розрахувати синхронну швидкість асинхронного двигуна.

Зміст звіту

  1.  Титульний аркуш із зазначенням теми лабораторної роботи.
  2.  Мета, короткі теоретичні відомості.
  3.  Опис виконання лабораторної роботи.
  4.  Висновки з виконання лабораторної роботи.

Контрольні питання

1. Що таке нейтраль двигуна змінного та постійного струму?

2. Навести та пояснити схему для визначення нейтралі двигуна постійного струму.

3. Яким чином визначають напрям обертання вала при відсутності маркірування виводів обмоток якоря та збудження двигуна постійного струму?

4. Яким чином можна визначити кількість пар полюсів у асинхронному та синхронному двигуні?

5. Як визначити синхронну швидкість асинхронному та синхронному двигуні?

Література: [1, 4, 7, 9, 10].

Лабораторна робота № 6

Тема. Вібродіагностика асинхронних двигунів.

Мета: ознайомлення з принципом проведення операції вібродіагностики, структурою вібродіагностичного лабораторного стенду. Порівняння експериментальних даних для ушкодженого та неушкодженого асинхронного двигуна (АД). Визначення технічного стану АД.

Короткі теоретичні відомості

Альтернативою технології ППР при технічному обслуговуванні й експлуатації механізмів роторного типу в більшості випадків є технологія обслуговування “за станом” (“технологія ЗС”).

Суть технології ЗС полягає в тому, що технічне обслуговування механізмів ведеться не тільки залежно від того, скільки часу механізм проробив, але й з обліком його реального поточного технічного стану, контрольованого в процесі експлуатації без яких-небудь розбирань і ревізій на базі виміру відповідних параметрів працюючого механізму.

Для механізмів роторного типу (електродвигуни, насоси, вентилятори, турбіни, генератори, редуктори й т.д.) найбільш широке поширення в усьому світі одержали методи контролю, діагностики й налагодження, що базуються на вимірі відповідних параметрів вібрації цих механізмів

Вібраційна діагностика - це функціональна діагностика, що визначає технічний стан працюючого обладнання на основі аналізу вібрації даного обладнання.

Призначенням вібраційного моніторингу є виявлення змін вібраційного стану контрольованого об'єкта в процесі експлуатації, причинами яких у багатьох випадках є дефекти.

Вібраційна діагностика може проводитися як на стаціонарному обладнанні, так і на мобільному. Розходження діагностування полягають тільки в місцях кріплення й видах кріплення датчиків. На сучасному етапі розвитку вібраційної діагностики, діагностування обладнання, як проводиться без змін робочого режиму обладнання. При цьому застосовувані системи діагностики можуть бути як стаціонарними так і переносними.

Призначенням вібраційного моніторингу є виявлення змін вібраційного стану контрольованого об'єкта в процесі експлуатації, причинами яких у багатьох випадках є дефекти.

Оскільки на даному етапі розвитку систем вібраційного контролю основою комплексів є комп'ютери, методика проведення моніторингу й діагностики на різних комплексах і різному обладнанні приблизно однакова:

  1.  конфігурування об'єкта діагностики в програмному забезпеченні комплексу;
  2.  вибір параметрів діагностування об'єкта;
  3.  визначення точок контролю вібрації на даному об'єкті;
  4.  визначення виду кріплення датчиків і підготовка місць кріплення датчиків;
  5.  зняття показань вібрації об'єкта;
  6.  обробка й аналіз знятих показань;
  7.  видача інформації про технічний стан об'єкта.

Вибір діагностичних параметрів, що використовуються для глибокої діагностики вузлів об'єкта проводиться виходячи з можливості контролю високочастотної вібрації, для виявлення дефекту, а за параметрами низькочастотної й середньочастотної вібрації уточнюється величина розвинених дефектів. Для кожного об'єкта діагностичні параметри індивідуальні й коректуються в міру нагромадження діагностичної інформації про об'єкт.

Результатом обробки й аналізу діагностичної інформації є інформація про поточний технічний стан об'єкта й прогноз зміни технічного стану об'єкта на період роботи об'єкта до проведення наступної діагностики.

Основна перевага вібродіагностики перед іншими засобами не руйнуючого контролю це можливість глибокої діагностики (визначення достовірного технічного стану обладнання) без зупинки даного обладнання, тобто в робочому режимі. Що дає можливість експлуатації обладнання до настання критичного стану, а також визначення стану обладнання в міжремонтний період і можливість коректування розмірів даного періоду.

Розмаїтість дефектів, що виявляють методами вібраційної діагностики, і складність сигналів, породжуваних несправностями й коливаннями деталей агрегатів, змушує при виявленні й вимірі діагностичних параметрів проводити різноманітну обробку сигналів:

  •  поділ вібраційного сигналу в частотно - фазовій і часовій областях на "елементарні" сигнали, тобто на компоненти, обумовлені різними факторами, кожний з яких є самостійним джерелом, що викликає коливання;
    •  просторовий поділ вібраційних сигналів;
    •  відновлення форм виділених "елементарних" сигналів;
    •  лінійні й нелінійні перетворення сигналів (фільтрацію, нормалізацію, інтегрування, диференціювання й т.д.);
    •  вимір окремих параметрів і статистичних характеристик сигналів;
    •  вимір характеристик взаємозв'язку сигналів.

Вибір способу обробки сигналу й відповідної структурної схеми вимірювального каналу визначається постановкою діагностичного завдання, особливостями досліджуваного й виділюваного сигналів, особливостями конструкції обстежуваного обладнання й інших факторів.

Методи аналізу вібрації: за середньоквадратичним значенням, за допомогою фазових портретів, спектральний аналіз, кепстральний аналіз, спектральний аналіз огинаючої вібрації, аналіз вібрації за допомогою велет-перетворень, віброакустична діагностика, діагностика за допомогою спеціальних діагностичних параметрів (пік-фактор, відносна величина ударних імпульсів, різкість, відносна глибина модуляції вібросигналу).

Опис вимірювального обладнання та проведення експериментів

Таблиця 6.1 Опис вимірювального обладнання та проведення експериментів

Тип двигуна

Параметри

Пошкодження

МF-011-16

=1,4 кВт,

=9,3 А,

 = 886 об/хв

  1.  Імітація неякісного кріплення з фундаментом
  2.  Штучне створення несиметрії напруги живлення

Рисунок 6.1 – Схема проведення експериментів

Датчики вібрації

Найбільш відповідальним елементом системи збору вібраційних даних є вібродатчик, що служить для перетворення механічних коливань в електричний сигнал. Найнадійнішим датчиком, що забезпечує до того ж найбільшу точність перетворень, на сьогоднішній день є акселерометр.

Найпоширенішим типом акселерометрів є акселерометр із убудованим підсилювачем заряду, живлення на який надходить від аналізатора даних по тому ж проводу, що й вимірюваний сигнал. Контроль вібрацій забезпечують датчики Wilcoxon 784 А. Особливість цих датчиків полягає в тому, що убудована в них електроніка формує так називану струмову петлю – сигнал, пропорційний віброприскоренню досліджуваного процесу. При цьому для роботи датчика не потрібно додаткового джерела живлення, крім живлення для струмової петлі (цей сенсор ставиться до датчиків типу LPS - Loop Power Sensor). Для отримання сигналів вібрацій акселерометри встановлювалися за трьома осям X, Y, Z на корпусах досліджуваних двигунів.

Рисунок 6.2 – Зовнішній вигляд та

габаритні розміри датчика 784А

Акселерометр

Модель784А

Параметри:

Чутливість, ±20%, 250С 100мв/g

Межа виміру віброшвидкості 50g

Частотний діапазон ±3дб  2-10000Гц

Нелінійність 1%

Рисунок 6.3 – Схема підключення датчика вібрацій

Хід роботи

  1.  Ознайомитись зі структурою та порядком роботи на лабораторному стенді. Отримати допуск викладача для проведення роботи на стенді.
  2.  Зняти експериментальні дані віброприскорення за трьома просторовими осями для вказаного двигуна:
  3.  при симетричному живленні у режимі неробочого ходу;
  4.  при несиметричному живленні у режимі неробочого ходу;
  5.  при несиметрії обмоток у режимі неробочого ходу.
  6.  Розрахувати на основі виміряних даних віброшвидкість за трьома просторовими осями:
  7.  при симетричному живленні у режимі неробочого ходу;
  8.  при несиметричному живленні у режимі неробочого ходу;
  9.  при несиметрії обмоток у режимі неробочого ходу.
  10.  Розрахувати СКЗ віброшвидкості, для вказаних частотних діапазонів. (приклад розрахунку СКЗ віброшвидкості та віброприскорення у пакеті MathCad наведений в додатку А).
  11.  Результати експериментів занести до таблиці 6.2

Таблиця 6.2 – Результати експериментів

Непошкоджений двигун, що живиться від симетричної мережі

вісь

Vv, мм/c

10-70 Гц

70-400 Гц

400-1000 Гц

1000-1500 Гц

10-1500 Гц

X

Y

Z

Двигун за наявності несиметрії обмоток

вісь

Vv, мм/c

10-70 Гц

70-400 Гц

400-1000 Гц

1000-1500 Гц

10-1500 Гц

X

Y

Z

Двигун при живленні від несиметричної мережі

вісь

Vv, мм/c

10-70 Гц

70-400 Гц

400-1000 Гц

1000-1500 Гц

10-1500 Гц

X

Y

Z

  1.  Провести порівняння сигналів спектрів віброшвидкості, для ушкодженого і неушкодженого двигуна. Зробити висновок про технічний стан двигуна на основі стандарту ГОСТ ИСО 1806-1-97 (див. додаток Б).
  2.  Дослідити спектри віброшвидкості та віброприскорення на наявність гармонік, що викликані певним дефектом в АД або неякісністю мережі (табл. 6.3).

Таблиця 6.3 – Частоти складових вібрації, як діагностичних ознак дефектів АД

Найменування дефекту

Тип сигналу

Основна. частота дефекту (НЧ діапазон)

Основна. частота дефекту (ВЧ діапазон)

Наявність у сигналі гармонік

Динамічний ексцентриситет повітряного зазору

спектр

kFр, 2Fр

FЕМ ± Fр

kFzrt±k1 Fр

k=1,2,3

k1=1,2,3

Статичний ексцентриситет повітряного зазору

спектр

FЕМ ±F0

kFzrt±2F1

k=1,2,3

Неврівноваженість ротора

спектр

Fр

Дефекти обмоток статора

спектр

FЕМ

kFzrt±2 F1

k=1,2,3

Несиметрія обмоток статора; несиметрія мережі живлення

спектр

FЕМ

Несинусоїдність напруги мережі живлення

спектр

3k F1, 6k F1

Ослаблення пресовки пакету сталі, КЗ або обриви в обмотках статора

спектр

FЕМ, k FЕМ,

k=1/2, 3/2, 5/2

Розхитаність механічних з’єднань

спектр

kFр

k=2, 1/2, 1/3, 3/2, 4/3

F1= 50 Гц – частота мережі, F0 =F1/p – частота електромагнітного поля в зазорі, Fр= F0*(1-S) – частота обертання ротора, S - ковзання, FЭМ= 2* F1 – частота електромагнітних сил, Fzrt= Fр * zrt, Fzrt2= Fр * zrt +2 F1, Fzrt3= Fр * zrt -2 F1 – зубцева частота ротора, zrt – кількість зубців ротора

  1.  Скласти звіт лабораторної роботи, відповісти на запитання.

Рекомендації щодо обробки

На основі отриманих дослідним шляхом значень віброприскорення для трьох просторових осей розраховується віброшвидкість на основі гармонічних складових віброприскорення за наступним виразом: (мм/c), де (м/c2) – віброприскорення, k1 – номер гармоніки.

Виконується спектральний аналіз сигналів віброшвидкості та віброприскорення (розрахунки проводяться у пакеті MathCad, додаток А).

Отримані експериментальним шляхом масиви даних для сигналів струмів та напруг наведені у цифровому вигляді, тому обробку даних доцільно проводити у дискретному вигляді.

Середньоквадратичне значення сигналів віброшвидкості та віброприскорення проводиться на основі гармонічних складових: , де n і m номера гармонік початку і кінця частотних діапазонів.

Частоту і амплітуду гармоніки визначають за допомогою функції “Trase”

Рисунок 6.4– Сигнал віброшвидкості V(t), при симетричному живленні

Рисунок 6.5– Спектр віброшвидкості V(t), при симетричному живленні  

Рисунок 6.6– Сигнал віброшвидкості Аv(t), при несиметрії живлення

Рисунок 6.7– Спектр віброшвидкості Аv(t), при несиметрії живлення

Рисунок 6.8– Сигнал віброприскорення Аv (t), при симетричному живленні

Рисунок 6.9 – Спектр віброприскорення Аv (t), при симетричному живленні

Рисунок 6.10 – Сигнал віброприскорення Аv(t), при несиметрії живлення

Рисунок 6.11 – Спектр віброприскорення Аv(t), при несиметрії живлення

Зміст звіту

1. Назва та мета лабораторної роботи.

2. Схема лабораторного стенду.

3. Осцилограми та таблиці експериментальних даних.

4. Результати проведених розрахунків.

5. Висновки з роботи.

Контрольні питання

  1.  Що таке вібраційна діагностика?
  2.  Назвіть типи обробки вібраційного сигналу.
  3.  Перелічіть відомі вам методи вібраційної діагностики.
  4.  Який датчик використовується для вимірювання вібрації? Принцип його роботи.
  5.  Чому розрахунок СКЗ віброшвидкості проводиться у різних частотних діапазонах?
  6.  Яким чином несимертія мережі живлення проявляється у сигналах вібрації?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Тема. Діагностика асинхронних двигунів за електричними параметрами

Мета:  Діагностика асинхронного двигуна (АД) з короткозамкненим ротором (КЗР) за спектром струму та споживаної миттєвої потужності. Виявлення несиметрії обмоток статора, дисбалансу ротора та обривів стрижнів ротора АД.

Короткі теоретичні відомості

У більшості випадків робота електричних машин (ЕМ), зокрема АД, супроводжується тяжкими умовами роботи, що зумовлює виникнення різноманітних за характером пошкоджень. Аналіз статистичних даних по ремонтних підприємствах показав, що найбільш часто виникають пошкодження обмоток статорів і роторів та механічної частини АД. Пошкодження обмоток найбільш часто виникають у двигунах великої потужності, вибухозахищених АД середньої потужності та малопотужних АД, коли пошкодження стрижнів ротора обумовлені дефектами заливки білячої клітки.

Одним із напрямів діагностики стану ЕМ є методи спектрального аналізу діагностичного сигналу (струму, напруги, споживаної миттєвої потужності, вібрації тощо).

1. Спосіб діагностики АД за спектром струму.

Це спосіб діагностики двигуна змінного струму і пов'язаних з ним механічних пристроїв, при якому:

а) протягом заданого інтервалу часу з використанням датчиків струму проводять запис значень струмів, споживаних електродвигуном;

б) перетворюють отриманий сигнал з аналогової на цифрову форму;

в) розкладають отриманий сигнал у спектр за допомогою перетворення Фур’є;

г) здійснюють спектральний аналіз отриманого сигналу і порівняння значень амплітуд на характерних частотах з рівнем сигналу на частоті мережі живлення.

При цьому вимірювання можна проводити на працюючому обладнанні.

Запис сигналів струму здійснюється протягом 5-15 секунд для виявлення низькочастотних складових сигналу. Оцифровані за допомогою аналого-цифрового перетворювача (АЦП) дані передаються на ПК, де за допомогою програмних засобів формується спектр струму.

Пошкодження ротора АД (обрив стрижнів, ослаблення кріплення стрижнів до контактних кілець, приховані дефекти лиття) виявляються по наявності двох бокових компонент у спектрі струму, симетричних відносно частоти мережі живлення. Частота бокових компонент у спектрі струму розраховується за формулою:

(7.1)

де  – частота мережі живлення (50 Гц);  – номер гармоніки;  – ковзання АД.

Ковзання АД визначається за формулою:

(7.2)

Значення швидкості АД вимірюється оптичним тахометром ТО-М.

Несиметрія обмоток статора АД може бути викликана наявністю короткозамкнених ділянок в обмотках статора, або ж несиметрією параметрів обмоток за фазами.

Частота, характерна для несиметрії обмоток статора, визначається за виразом:

(7.3)

де ; ;  – кількість пар полюсів АД.

Статичний дисбаланс ротора характеризується зміщенням вісі обертання ротора відносно вісі статора.

Характерна для статичного дисбалансу ротора частота визначається за виразом:

(7.4)

де ;  – кількість стрижнів ротора;  – порядковий номер гармоніки ().

2. Спосіб діагностики АД за спектром споживаної потужності.

При діагностиці ЕМ за спектром споживаної потужності здійснюють запис сигналів струму та напруги протягом часу 5-15 секунд (аналогічно до способу діагностики АД за спектром струму).

Споживану потужність визначають як суму добутків струмів і напруг кожної фази АД:

(7.5)

Далі формують спектр споживаної потужності. За ідеальних параметрів мережі і двигуна, сигнал споживаної потужності трьох фаз являє собою пряму лінію. Наявність значної змінної складової потужності спричинена пошкодженням двигуна.

Обрив стрижнів ротора АД визначається за наявністю бокових частот відносно 50 Гц та гармоніки близько 25 Гц в сигналі струму, при нерівності середньозважених показників за фазами.

Несиметрія обмотки статора АД визначається за наявністю у спектрі сигналу потужності основної гармоніки з частотою 100 Гц та істотної гармоніки частотою 200 Гц.

Для врахування вищих гармонік використовується коефіцієнт вищих гармонік потужності:

(7.6)

Для оцінювання внеску гармонік певних частот в загальне значення вищих гармонік потужності вводиться коефіцієнт, який дозволяє оцінювати внесок вищих гармонік певного частотного діапазону, характерних для наявності певного виду дефекту, до загальної величини вищих гармонік потужності:

(7.7)

де  – загальна кількість гармонік спектру; , – відповідно, початкове і кінцеве значення частот гармонік аналізованого проміжку.

Опис лабораторного стенду та проведення експериментів

Вимірювально-діагностичний комплекс (ВДК) містить вимірювальний канал напруги на основі резистивних шунтів і мікросхем гальванічної розв'язки, а вимірювальний канал струму побудований на датчиках Холла. Низька вартість і простота використання датчиків роблять їх прийнятними для використання у навчальному процесі у складі ВДК. Структурна схема вимірювального комплексу зображена на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Структурна схема вимірювального комплексу:

БД – блок датчиків; ДН – датчик напруги; РДН - резистивний дільник напруги; ПГР – підсилювач з гальванічною розв'язкою; ДС – датчик струму; ПК – персональний комп'ютер; ПКП - підсилювач з програмованим коефіцієнтом посилення; USB – шина ПК

В якості АЦП для застосування в навчальному процесі використовується модуль mDAQ компанії «Холіт™ Дейта Системс», що є пристроєм збору аналогових і цифрових даних. Даний пристрій є багатофункціональним вимірювальним модулем, який підключається до ПК через інтерфейс USB 1.1. Мікросистема збору даних mDAQ містить восьмиканальний 10-ти розрядний модуль АЦП з максимальною частотою дискретизації 100 кГц, два канали ЦАП (ШІМ) ±10 В і універсальні канали дискретного В/В (ТТЛ), які індивідуально конфігуруються на введення або виведення.

Технічні характеристики блоку датчиків струму та напруги (БДСН)

Всі вимірювальні канали струму і напруги мають гальванічну ізоляцію від силових ланцюгів і від напруги живлення. Основні характеристики БДСН приведені в табл. 7.1.

Таблиця 7.1 – Характеристики БДСН

Датчик струму

Датчик напруги

Діапазон вхідних величин

-50А…0…+50А

-400В…0…+400В

Діапазон вихідних величин

-12В…0…+12В

-12В…0…+12В

Частотний діапазон

13 кГц

85 кГц

Точність вимірювань

< 2 %

< 1 %

Нелінійність

< 5 %

< 0,1 %

Вхідний опір

< 0,001 Ом

> 1 МОм

Допустима напруга ізоляції

3 кВ

1 кВ

Робочі діапазони температур

-20..+85°С

-40..+100°С

Опис схемних рішень побудови БДТН

Плата датчиків струму (рис 7.2) побудована на основі датчиків струму фірми Allegro MіcroSystems типу ACS750LCA-050. Датчик струму ACS750LCA-050 виконаний на основі ефекту Холла. Характеристики датчика струму приведені в табл. 7.2.

Таблиця 7.2 – Характеристики датчика струму ACS750LCA-050

Лінійний діапазон виміру

±50 А

Вхідний опір

130 мкОм

Вихідний опір

1..2 Ом

Напруга живлення

+ 5 В

Споживаний струм

10 мА

Допустима напруга ізоляції

3 кВ

Частотний діапазон

13 кГц

Вхідна напруга

0..5 В

Напруга, що відповідає нульовому струму

2,5 В

Зсув нуля вихідної напруги

±75 мВ

Нелінійність, не більше

5 %

Точність виміру

2 %

Температурний дрейф

4,6 мкВ/°С

Рисунок 7.2 – Принципова схема 4-х канальної плати датчиків струму

Блок датчиків напруги (рис. 7.3) базується на підсилювачах з гальванічною розв’язкою типу HCPL 7800A. Основні технічні характеристики приведені в табл. 7.3.

Таблиця 7.3 – Основні технічні характеристики HCPL 7800A

Частотний діапазон

85 кГц

Вхідна напруга

±200 мВ

(±300 мВ max)

Зсув вхідної напруги, не більше

0,9 мВ

Нелінійність, не більше

0,3 %

Точність виміру

1 %

Вихідна напруга: - мінімальне

   - середнє

   - максимальне

1,18 В

2,39 В

3,61 В

Температурний дрейф

4,6 мкВ/°С

Напруга живлення

+ 5 В

Вхідний опір

530 кОм

Рисунок 7.3 – Принципова схема 4-х канальної плати датчиків напруги.

Досліди проводяться для трифазного АД з КЗР типу АИР80В4У2, номінальні дані якого представлені в таблиці А1 (див. Додаток Г).

Проведення експерименту при обривах стрижнів ротора АД

Обрив стрижнів ротора АД було зімітовано висвердлюванням на роторі отворів, кількість яких відповідає числу обірваних стрижнів. Місце розташування отворів вказано на рис. 7.4.

Рисунок 7.4 – Короткозамкнений ротор АД з імітацією обривів стрижнів: 1 – вал; 2 – короткозамкнені кільця; 3 – вентиляційні лопатки;
4 – стрижень; 5 – сердечник; 6 – місця розташування обривів стрижнів

Проведення експерименту при несиметрії обмоток статора АД

Для дослідження роботи АД при несиметрії обмоток статора в одній із фаз статора було встановлено відпайки, які дозволяють вводити несиметрію параметрів за фазою. Схема підключення АД до мережі живлення при несиметрії обмотки статора представлена на рис. 7.5.

Рисунок 7.5 – Схема підключення АД до мережі живлення при несиметрії обмотки статора (підключена відпайка №3)

Оскільки кожна з відпайок, встановлених на статорі, зафіксована вручну, то неодмінно необхідно врахувати похибки, пов’язані з конструктивними рішеннями. Тому перед початком проведення експериментів вимірюють значення опорів на кожній з відпайок. Дані вимірювань занесено до таблиці А2 (див. Додаток Г).

Експеримент проводиться наступним чином: за допомогою комплектів датчиків напруги, які підключаються до зажимів обмотки АД з відпайками, та датчиків струму, які підключаються до фаз статора АД, фіксують значення струмів в обмотках. Запис значень струмів та напруг здійснюється протягом 5-15 секунд.

Хід роботи

  1.  Ознайомитись зі структурою та порядком роботи на лабораторному стенді.
  2.  Увімкнути лабораторний стенд згідно з порядком увімкнення, запустити програму осцилографа.
  3.  Здійснити ряд пусків АД: для неушкодженого АД, з обривами стрижнів ротора АД, з несиметрією обмоток статора АД.
  4.  За допомогою комп’ютеризованого комплексу зняти експериментальні дані вимірювання струму та напруги у кожній фазі для неушкодженого АД, з обривами стрижнів ротора АД, з несиметрією обмоток статора АД.
  5.  Згідно з отриманими даними відповідно до рекомендацій щодо обробки даних провести діагностику АД за спектром струму. За результатами діагностики розрахувати частоти, які присутні у спектрі струму та є характерними для обривів стрижнів і несиметрії обмоток статора. Визначити величину гармонік на характерних частотах при обривах стрижнів і несиметрії обмоток статора та занести значення цих гармонік до табл. 7.6.
  6.  Розрахувати споживану потужність двигуна, відповідно до рекомендацій щодо обробки даних провести діагностику АД за спектром споживаної потужності. За результатами діагностики розрахувати значення коефіцієнту вищих гармонік потужності  та коефіцієнту  для певних діапазонів частот, вказаних у табл. 7.7, для неушкодженого АД, з обривами стрижнів ротора АД, з несиметрією обмоток статора АД. Визначити величину характерних гармонік у вказаних діапазонах, занести до табл. 7.7.
  7.  Зробити висновки по роботі.

Таблиця 7.6 – Результати діагностики АД за спектром струму

Частота, Гц

Амплітуда характерної гармоніки, А

Для непошкодженого АД

Для АД з обривами стрижнів ротора

Для АД з несиметрією обмоток статора

Таблиця 7.7 – Результати діагностики АД за спектром споживаної потужності

Діапазон частот

, Гц

Амплітуда характерної гармоніки у вказаному діапазоні, Вт

Для непошкодженого АД

Для АД з обривами стрижнів ротора

Для АД з несиметрією обмоток статора

Рекомендації щодо обробки даних

На основі отриманих дослідним шляхом значень струмів і напруг кожної фази статора виконується спектральний аналіз сигналів струму, напруги та споживаної миттєвої потужності. Аналіз експериментальних даних виконується у пакеті Mathcad (див. додаток А).

Отримані експериментальним шляхом масиви даних для сигналів струмів та напруг наведені у цифровому вигляді, тому обробку даних доцільно проводити у дискретному вигляді.

Рисунок 7.6 – Напруги та струми фаз статора АД

Трифазна напруга розкладається на ортогональні складові. Проекції вектора напруги на вісі X таY:

(7.8)

Обвідна напруг статора або модуль вектора напруги статора:

(7.9)

Аналогічно отримуємо для струму проекції вектора струму на вісі X таY:

(7.10)

Обвідна струмів статора або модуль вектора струму статора:

(7.11)

За виразом (7.5) розраховується споживана миттєва потужність:

Отримані обвідні сигналів струмів та напруг і сигнал споживаної миттєвої потужності розкладаються далі в ряди Фур’є за виразом:

(7.12)

де   .

На основі виразу (7.12) формуються спектри струмів, напруги і споживаної миттєвої потужності для непошкодженого двигуна, за наявності обривів стрижнів ротора та несиметрії обмоток статора.

Рисунок 7.7 – Спектри струму і напруги для непошкодженого двигуна

Рисунок 7.8 – Спектри струму і напруги за наявності обривів стрижнів ротора АД

Рисунок 7.9 – Спектр споживаної миттєвої потужності для непошкодженого двигуна

Рисунок 7.10 – Спектр споживаної миттєвої потужності за наявності обривів стрижнів ротора АД

Зміст звіту

  1.  Назва та мета лабораторної роботи.
  2.  Структурна схема вимірювально-діагностичного комплексу.
  3.  Осцилограми та таблиці експериментальних даних.
  4.  Результати проведених розрахунків.
  5.  Висновки по роботі.

Контрольні питання

  1.  Принцип способу діагностики за спектром струму?
  2.  Які пошкодження визначаються за способом діагностики за спектром струму?
  3.  Який датчик використовується для вимірювання струму? Принцип його роботи.
  4.  Як визначаються пошкодження ротора АД і неспіввісність валів двигуна і механічного навантаження за спектральним аналізом струму?
  5.  Яким чином були зімітовані пошкодження стрижнів ротора на реальному двигуні при експериментальних дослідженнях?


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1.  Антонов М.В., Акимова Н.А., Котеленец Н.Ф. Эксплуатация и ремонт электрческих машин – Учеб. Пособие  для спец. «Электромеханика» вузов. - М.: Высшая школа, 1989. – 192с.
  1.  Бондаренко В.П., Плетник М.И. Справочник электромонтажника. – К.: Будівельник, 1971. – 113 с.
  1.  Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат, 1989. – 335 с.
  1.  Гессе Б.А. Эксплуатация тиристорных систем возбуждения
    генераторов. – К.: Техніка, 1981. – 227 с.
  1.  Градиль В.П. Краткий справочник радиомонтажника. – Х.: Прапор,
    1974. – 355 с.
  1.  Григорьев Н.В. Вибрация энергетических машин. Л.:Машиностроение, 1974, - 464с.
  1.  Елкин Ю.С. Монтаж электрических машин и трансформаторов. – М.: Энергия, 1979. – 327 с.
  1.  Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат, 1981. – 407 с.
  1.  Кисаримов Р.А. Справочник электрика. – М.: ИП РадиоСофт, 199. – 320 с.
  1.  Коваленский И.В. Релейная защита ЭД выше 1000 В. – Л.: Энергия,
    1976. – 286 с.
  1.  Корнилов Ю.В., Крюков В.И. Обслуживание и ремонт электрооборудования промышленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1986. – 300 с.
  1.   Коросташевский Л.В. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования гражданских зданий и коммунальных предприятий. – М.: Высшая школа, 1979. – 272 с.
  1.   Лебедев Н.Н., Леви С.С. Электротехника и электрооборудование. – М.: Высшая школа, 1983. – 238 с.
  1.  В. Петухов. Диагностика электродвигателей. Спектральный анализ модулей векторов Парка тока и напряжения // Новости электротехники. – 2008. - №4(52)
  1.   Ривлин Л.Б. Монтаж крупных электрических машин. – М.: Госэнергоиздат, 1981. – 257 с.
  1.   Хмелевский В.С. Наладка электропривода. – Москва – Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1958. – 287 с.
  1.  Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования// М.: - Библиогр., 1996. – 276с.
  1.  Руководство по эксплуатации – ИПМ 025 - 000 РЭ. Измеритель вибрации с полосовым анализатором ИВПА-07.
  1.  Руководство по эксплуатации – ИДО-05.00.000 РЭ. Индикатор дефектов обмоток электрических машин ИДО-05.
  1.  Руководство по эксплуатации. Бесконтактный инфракрасный термометр-пирометр EM-520A.
  1.  Руководство по эксплуатации – ИПМ 030 - 000 РЭ. Тахометр оптический ТО-М.


Додаток А

ПРИКЛАД ОБРОБКИ СИГНАЛІВ У МАТЕМАТИЧНОМУ ПАКЕТІ MATHCAD:

//- завантаження текстового файла 1602_ОР_1.txt (експеримент з симметричним живленням) (Insert Component File Read or Write Read from a file указується шлях до файла Готово)//

- Вирізання частини масиву даних

  // – Визначення довжини матриці текстового файлу

// – Визначення діапазону обчислення змінних

    //коефіцієнти датчиків напруги й струму статора АД

       //виділення стовпців із загальної матриці А, що відповідають фазним струмам і напругам АД

//коефіцієнти датчиків напруги ,струму і віброприскорення АД

Побудова графіків сигналів

Рисунок 1 – Осцилограми струмів  та напруг  пуску АД

Рисунок 2 – Осцилограма віброприскорення за віссю Х

- розрахунок спектру віброприскорення

- період сигналу

Рисунок 3 – Спектр віброприскорення за віссю Х

- розрахунок СКЗ віброприскорення на всьому діапазоні частот

 - розрахунок віброшвидкості за віссю Х

Рисунок 4 – Сигнал віброшвидкостіза віссю Х

- Розрахунок гармонічний складових сигналу віброшвидкості по осі Х

Рисунок 4 – Спектр віброшвидкостіза віссю Х

- Розрахунок середньоквадратичного значення віброшвидкості на всьому діапазоні частот


Додаток Б

ВИМОГИ ЩОДО НОРМУВАННЯ ВІБРАЦІЙ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН

(за ГОСТ 10816-1-97)

Критерієм, прийнятим для оцінки інтенсивності вібрації машин із частотою обертання 600 об/хв і вище, є середньоквадратичне значення віброшвидкості Vе (мм/с). Vе визначають безпосереднім виміром або за результатами спектрального аналізу в діапазоні від частоти обертання, на якій проводяться вимірювання, до 2000 Гц за формулою:

де  — середньоквадратичне значення віброшвидкості, отримане при спектральному аналізі для 1-й смуги фільтра; i= 1, 2... n, при цьому перша й n-ї смуги фільтра повинні включати відповідно нижню й верхню граничні частоти заданої для вимірювання смуги частот.

У табл.. 1 наведені тільки тимчасові, зразкові критерії, якими можна користуватися за відсутності відповідних нормативних документів. За нею можна визначити верхні границі зон від А до С, виражені в середньоквадратичних значеннях віброшвидкості , мм/с, для машин різних класів.

Клас 1 — Окремі частини двигунів і машин, з'єднані з агрегатом,що працюють у звичайному для них режимі (серійні електричні мотори потужністю до 15 кВт є типовими машинами цієї категорії).

Клас 2 — Машини середньої величини (типові електромотори потужністю від 15 до 875 кВт) без спеціальних фундаментів, жорстко встановлені двигуни або машини (до 300 кВт) на спеціальних фундаментах.

Клас 3 — Потужні первинні двигуни й інші потужні машини з обертовими масами, встановлені на масивних фундаментах, відносно жорстких у напрямку вимірювання вібрації.

Клас 4 — Потужні первинні двигуни й інші потужні машини з обертовими масами, встановлені на фундаменти, відносно піддатливі у напрямку вимірювання вібрації (наприклад, турбогенератори й газові турбіни з вихідною потужністю більше 10 МВт).

Якісна оцінка інтенсивності вібрації машин проводиться по наступних чотирьох позиціях:

  •  добре (зона A);
  •  задовільно (зона B, прийнятно);
  •  необхідне поліпшення (зона C, ще припустима);
  •  неприпустимо (зона D).

Для щойно розроблювальних машин вібрація повинна перебувати в зоні А. Машини з вібрацією, що перебуває в зоні В, вважаються придатними для необмежено тривалої експлуатації. Верхня границя зони В є гранично припустимою при випробуваннях машин і уведенні їх в експлуатацію.

Машини з вібрацією, що перебуває в зоні С, вважаються такими, що потребують поліпшення. Вони можуть працювати в таких умовах обмежений час до появи сприятливої можливості виконання ремонтних робіт.

Вібрація, що попадає в зону D, уважається досить строгою передумовою ушкодження машини.

Таблиця 1 – Нормування віброшвидкості для машин різних класів

V r.m.s., мм/c

Класс 1

Класс 2

Класс 3

Класс 4

0,28

А

А

А

A

0,45

0,71

1,12

В

1,8

B

2,8

С

B

4,5

С

B

7,1

D

С

11,2

D

C

18

D

28

D

45


Додаток В

Зразок оформлення титульної сторінки звіту з лабораторної роботи

Міністерство освіти і науки, Молоді та спорту України

Кременчуцький Національний університет

імені Михайла Остроградського

Інститут електромеханіки, енергозбереження і систем управління

Кафедра систем автоматичного управління та електропривода

Курс «ВИПРОБУВАННЯ, РЕМОНТ, ДІАГНОСТИКА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ»

Звіт

З лабораторної роботи № 1

Виконав:

студент групи __________

П.І.Б.__________________

Перевірив:

_______________________

Кременчук 2011


Додаток Г

ПАРАМЕТРИ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

Таблиця А1 – Паспортні дані асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором типу АИР80В4У2

Номінальна потужність, кВт

1,5

Номінальна швидкість обертання, об/хв

1395

ККД, %

77

Коефіцієнт потужності, в. о.

0,81

Номінальна напруга, В

220/380

Номінальний струм, А

6,3/3,6

З’єднання

Δ/Υ

Таблиця А2 – Дані вимірювання опорів відпайок статора АД

№ відпайки

Опір, Ом

Процентне співвідношення, %

1

4.9

1.36

2

4.5

2.52

3

4.3

14


Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни “Випробування, ремонт, діагностика електромеханічного обладнання” для студентів денної та заочної форм навчання за напрямом
6.050702 – „Електромеханіка” (у тому числі скорочений термін навчання) частина І.

Укладачі: к.т.н., доц.  А.П. Калінов,

асист. Д.В. Рєзнік,

асист. О.В. Браташ,

асист. Ю.В. Ромашихін,

асист. Ж.І. Ромашихіна

Відповідальний за випуск зав. кафедри САУЕ Д.Й. Родькін



Підп. до др. ______________. Формат 60х84 1/16. Папір тип. Друк ризографія.

Ум. друк. арк. ____. Наклад _______ прим. Зам. №___________. Безкоштовно.

Видавничий відділ КНУ імені Михайла Остроградського

39600, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20

PAGE  4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68755. English for future business economists 9.69 MB
  The goal of book is to develop and improve students’ English language skills in reading. The texts contain important information concerning the importance of business activity in our lives, different methods of classifying business activity, different forms of business ownership, production and costs of production.
68756. Друга іноземна (англійська) мова: Навчально-методичний посібник 1.35 MB
  Працюючи з посібником студенти навчаться: уживати модальні дієслова базові структури англійського пасивного речення для передачі простої інформації; неособові форми дієслова інфінітив герундій дієприкметники теперішнього та минулого часу; використовувати у власному мовленні прості мовленнєві фрази...
68759. Друга іноземна (німецька) мова: Методичні рекомендації до самостійної та індивідуальної роботи 508.5 KB
  Мета методичних рекомендацій до самостійної та індивідуальної роботи - допомогти студентам, які почали вивчати німецьку мову, раціонально розподілити програмний навчальний матеріал, правильно організувати самостійну роботу, ефективно застосовувати набуті знання й навички під час виконання індивідуальних завдань творчого характеру.
68760. Німецька мова: Методичні рекомендації 365.5 KB
  Мета методичних рекомендацій - допомогти студентам правильно організувати самостійну роботу, ефективно застосовувати набуті знання й навички під час виконання індивідуальних завдань творчого характеру.
68761. Німецька мова: Збірка завдань та роздаткових карток (для студентів) до Методичного посібника 1.73 MB
  Мета навчально методичної збірки, яка поєднує всі аутентичні та вітчизняні навчально методичні ресурси, що задовольняють викладання німецької мови у групах нормативного навчання, – допомогти студентам раціонально розподілити й засвоїти програмний навчальний матеріал, правильно організувати самостійну роботу...
68762. Хозяйственное и деловое право 242.5 KB
  Хозяйственное право субъекты и основные положения по предпринимательской деятельности. Предметом хозяйственного права являются общественные отношения в сфере предпринимательской деятельности и связанные с ними не коммерческие отношения включая отношения по государственному регулированию экономики.