Основные теоретические положения. Измерение сопротивления изоляции электрических установок

Измерение сопротивления изоляции электрических установок

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Цель работы:

1) Изучить методы измерения сопротивления изоляции электрических установок.

2) Познакомиться с устройством мегомметра и проверить правильность градуировки его крайних делений.

3) Измерить сопротивление изоляции проводов электрической сети, находящейся в различных эксплутационных условиях.

4) Определить величину сопротивления изоляции обмоток электрических машин.

Исправно работать любая электроизмерительная установка может только при нормальном состоянии изоляции между отдельными токоведущими частями, а также между ними и землей.

Измерять сопротивление изоляции необходимо перед вводом установки в эксплуатацию, после каждого ее расширения и периодически в течение всего срока эксплуатации.

В соответствии с правилами и нормами измерение сопротивления изоляции необходимо производить под рабочим напряжением, но не ниже 100 В, определяя его не только между отдельными проводами и землей, но и между любой парой проводов, находящихся под разными потенциалами.

Сопротивление изоляции проводов относится к разряду больших сопротивлений, отличается непостоянством, так как на него влияют: напряжение, влажность, температура и другие физические величины, вследствие чего большая точность при его измерении не требуется.

В тех случаях, когда установка не находится под напряжением, измерение сопротивления изоляции производится обычно при помощи мегомметров.

Мегомметры в большинстве своем имеют встроенный электромашинный источник постоянного тока напряжением 100-2500 В с ручным приводом и измерительный прибор, в качестве которого может быть использован магнитоэлектрический гальванометр с добавочным сопротивлением (испытатель изоляции типа МПИ) либо магнитоэлектрический логометр с добавочными сопротивлениями (мегомметры типов МОМ-5, М-11-1, МС=06 и др.).

Испытатели изоляции с магнитоэлектрическим гальванометром неудобны, так как для получения необходимого напряжения, влияющего на результат измерения, надо во время измерения вращать ручку привода генератора с определенной скоростью.

В мегомметрах с магнитоэлектрическим логометром изменение скорости вращения в значительных пределах почти не влияет на результат измерения. Поэтому они и получили в настоящее время преимущественное распространение.

Логометры находят также применение и в других специализированных приборах, например в четырехзажимном измерителе сопротивления заземляющих устройств типа МС-07 и др.

Логометр (рис.25) представляет собой магнитоэлектрический прибор с двумя скрепленными вместе и сидящими на одной оси перекрывающимися катушками 1 и 2, которые находятся в неравномерном магнитном поле постоянного подковообразного магнита.

Отсутствие в приборе противодействующих пружин приводит к тому, что при обесточивании подвижной системы последняя находится в безразличном равновесии и может занимать любое положение.

В цепи каждой обмотки логометра находятся значительные постоянные сопротивления r_Д1 и r_Д2, например, в мегомметре типа МОМ-5 величины их составляют: r_Д1 =200000 Ом и r_Д2 =100000 Ом.

Концы от этих сопротивлений выводятся к зажимам: линия и земля, к которым присоединяется измеряемое сопротивление r_Х.

При вращении встроенного генератора ручкой Р, выведенной на боковую стенку прибора, со скоростью порядка 90-150 об/мин генерируется электрическая энергия под напряжением 100-2500 В, и по обмоткам 1 и 2 текут соответственно токи I₁ и I₂, которые обратно пропорциональны величинам сопротивлений соответствующих параллельных цепей, т.е.

, (65)

и

, (66)

где r₁ и r₂ – сопротивления соответственно обмоток 1 и 2.

В результате взаимодействия токов I₁ и I₂ с магнитным полем постоянного магнита возникнут противоположно направленные моменты М₁ и М₂, которые приведут подвижную систему в движение.

При некотором повороте катушек моменты М₁ и М₂ уравновесятся и стрелка прибора остановится на определенном делении шкалы.

Угол α поворота подвижной системы логометра зависит только от величины соотношения токов в устанавливающей 1 и отклоняющей 2 обмотках

, (67)

и не зависит от абсолютного значения величин I₁ и I₂.

Следовательно, величина напряжения и скорость вращения привода не влияют на результат измерения.

Так как в рассматриваемой схеме переменной величиной может быть только измеряемое сопротивление r_X, то шкалу прибора можно проградуировать непосредственно в мегаомах.

В нормально действующем мегомметре при вращении рукоятки привода и отсутствии тока в катушке 2 (r_X=∞) стрелка прибора устанавливается на крайнее деление шкалы, около которого стоит знак ∞. При наибольшем токе в этой же катушке (r_X=0) стрелка прибора находится на другом крайнем делении шкалы, отвечающем нулю.

Для того, чтобы приблизить условия работы изоляции к эксплутационным и одновременно выявить ее слабые места, обладающие недостаточной электрической прочностью, в мегомметрах применяют повышенное напряжение постоянного тока, обычно равное 100, 500, 1000 или 2500 В, пульсации которого сглаживаются конденсатором С емкостью порядка 0,05 мкФ (см. рис.25).

Мегомметром можно измерять сопротивления между отдельными элементами электрического устройства, сопротивление изоляции между одним проводом линии и землей, а также сопротивление между двумя разомкнутыми проводами линии.

Перед измерением необходимо проверить правильность совпадения стрелки мегомметра с делениями на шкале 0 и ∞. Для этого проводником закорачивают зажимы линия-земля и вращают ручку со скоростью 90-150 об/мин. При этом стрелка должна стоять на нулевом делении шкалы. Аналогично при разомкнутых зажимах линия-земля и вращении ручки проверяют совпадение стрелки с делением шкалы ∞.

Во всех случаях измерения зажимы линия-земля должны быть присоединены к тем элементам электрической цепи, между которыми измеряют сопротивление.

Для устранения влияния утечки тока между зажимами линия и земля на результаты измерения обычно зажим линия окружается металлическим экраном, который соединен с дополнительным зажимом мегомметра – " экран ", имеющим соединение с положительным полюсом генератора.

Отсчет по шкале прибора производят при скорости вращения ручки привода генератора порядка 90-150 об/мин. Вращать ручку со скоростью 150 об/мин не рекомендуется во избежании преждевременного износа механической части мегомметра. Имеются также мегомметры без электромашинного источника постоянного тока, питание которых обеспечивается сетью переменного тока через кенотронный выпрямитель, снабженный феррорезонансным стабилизатором напряжения сети (ламповый мегомметр МОМ-3).

При пользовании мегомметрами необходимо следить за тем, чтобы электрические цепи, подвергающиеся измерению, были обесточены. В противном случае приборы могут быть повреждены или измерение произведено неправильно.

Сопротивление изоляции r_ИЗ проводов сети после капитального ремонта на любом участке между двумя предохранителями или за последним предохранителем должно быть не менее 1000 Ом, умноженных на число вольт рабочего напряжения, т.е.

, (68)

а для сети, находящейся в эксплуатации, r_ИЗ допускается не менее 500 Ом/В. При более низком сопротивлении изоляции проводов сети необходимо проводить соответствующие ремонтные работы.

При измерении сопротивления изоляции в силовых цепях все электроприемники отключаются и удаляются плавкие вставки предохранителей. В осветительных сетях лампы накаливания вывинчиваются из патронов, осветительная арматура (штепсельные розетки, выключатели и групповые щетки) присоединяются, а плавкие вставки также удаляются.

Хотя правилами технической эксплуатации величина сопротивления изоляции r_ИЗ между отдельными обмотками и корпусом электрической машины и и не нормируется, но заводы-изготовители указывают, что минимальная величина сопротивления изоляции после просушки при 60 ⁰С и измерении мегомметром на 500 В для всех обмоток при U≤500 В должна быть не менее 0,5 МОм.

Следует иметь в виду, что сопротивление изоляции машины необходимо измерять при ее рабочей температуре θ, так как при измерении в холостом состоянии результаты измерения могут оказаться удовлетворительными даже при увлажненной изоляции, поскольку r_ИЗ=f(θ).

Измерение сопротивления изоляции двухпроводной сети, находящейся под напряжением, выполняется вольтметром V с вольтметровым переключателем ВП (рис.26) и сводится к поочередному измерению трех напряжений: сети - U, между одним проводом и землей - U₁, а также между другим проводом и землей - U₂.

При хорошем состоянии изоляции двухпроводной сети оба последних показания U₁ и U₂ вольтметра должны быть близкими к нулю, так как сопротивление изоляции проводов r_ИЗ1 и r_ИЗ2 по отношению к земле во много раз больше сопротивления обмотки r_В вольтметра.

При соединении вольтметра с положительным проводом ток через изоляцию отрицательного провода

, (69)

а при присоединении его к отрицательному проводу ток через изоляцию положительного провода

. (70)

Решая совместно уравнения (69) и (70), найдем, что сопротивление изоляции положительного провода относительно земли определится:

, (71)

а сопротивление изоляции отрицательного провода относительно земли будет:

. (72)

Для контроля состояния изоляции в двухпроводных сетях постоянного тока можно вместо одного вольтметра с вольтметровым переключателем применить два стационарно включенных вольтметра (рис.27). При удовлетворительном состоянии изоляции оба вольтметра будут показывать одинаковое напряжение, равное половине напряжения, действующего между проводами сети.

Если сопротивление изоляции одного из проводов ухудшится, то вольтметр, подключенный к этому проводу, уменьшит свое показание, а второй вольтметр соответственно увеличит показание, ибо в сумме они дают напряжение, действующее в двухпроводной сети.

В сетях трехфазного тока контроль за состоянием изоляции удобно осуществить по схеме рис.28, где каждый из трех вольтметров включен между соответствующим проводом и землей. При хорошем качестве изоляции все вольтметры показывают одинаковое напряжение, равное фазному. Если повреждена изоляция одного из проводов, то подключенный к нему вольтметр уменьшит свое показание, а два других вольтметра увеличат их. При замыкании какого-либо провода на землю его вольтметр будет показывать нуль, а два других – линейное напряжение, действующее между проводами сети трехфазного тока.

Дата добавления: 2015-04-30