Проверка трансформаторов напряжения при включении

Как проверить исправность трансформатора 220 В мультиметром

Трансформаторы получили широкое применение в радиоэлектронике. Они являются преобразователями переменного напряжения и, в отличие от других радиоэлементов, выходят из строя редко. Для определения их исправности нужно знать, как проверить трансформатор мультиметром. Этот способ достаточно простой, и необходимо понять принцип работы трансформатора и его основные характеристики.

Основные сведения о трансформаторах

Для преобразования номиналов переменного напряжения применяются специальные электрические машины — трансформаторы.

Трансформатор — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменный ток и напряжение другой величины.

Устройство и принцип действия

Используется во всех схемах питания потребителей, а также для осуществления передачи электроэнергии на значительные расстояния. Устройство трансформатора достаточно примитивно:

1. Ферромагнитный сердечник выполнен из ферромагнетика и называется магнитопроводом. Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, параметры (атомы обладают постоянным спиновым или орбитальным магнитными моментами) сильно изменяются благодаря магнитному полю и температуре.
2. Обмотки: первичная (подключается сетевое напряжение) и вторичная (питание потребителя или группы потребителей). Вторичных обмоток может быть больше 2-х.
3. Дополнительные составляющие применяются для силовых трансформаторов: охладители, газовое реле, индикаторы температуры, поглотители влаги, трансформаторы тока, системы защиты и непрерывной регенерации масла.

Принцип действия основан на нахождении проводника в переменном электрическом поле. При движении проводника, например, соленоида (катушка с сердечником), на его выводах можно снять напряжение, которое зависит прямо пропорционально от количества витков. В трансформаторе реализован этот подход, но осуществляет движение не проводник, а электрическое поле, образованное переменным током. Он движется по магнитопроводу, выполненному из ферромагнетика. Ферромагнетик — это специальный сплав, идеально подходящий для изготовления трансформаторов. Основные материалы для сердечников:

1. Электротехническая сталь содержит большую массовую долю кремния (Si) и соединяется под действием высокой температуры с углеродом, массовая доля которого не более 1%. Ферромагнитные свойства нечетко выражаются, и происходят потери на вихревые токи (токи Фуко). Потери прямо пропорционально растут с увеличением частоты. Для решения этой проблемы и происходит добавление Si в углеродистую сталь (Э42, Э43, Э320, Э330, Э340, Э350, Э360). Расшифровывается аббревиатура Э42: Э — электротехническая сталь, содержащая 4% — Si с 2% магнитных потерь.
2. Пермаллой — вид сплава, и его составляющими частями являются никель и железо. Этот вид характеризуется высоким значением магнитной проницаемости. Применяется в маломощных трансформаторах.

При протекании тока по первичной обмотке (I) в ее витках образуется магнитный поток Ф, который распространяется по магнитопроводу на II обмотку, вследствие чего в ней образуется ЭДС (электродвижущая сила). Устройство может работать в 2-х режимах: нагрузки и холостого хода.

Коэффициент трансформации и его расчет

Коэффициент трансформации (k) является очень важной характеристикой. Благодаря ему можно выявить неисправности. Коэффициент трансформации — это величина, показывающая отношение количества витков I обмотки к числу витков II обмотке. По k трансформаторы бывают:

1. Понижающими (k > 1).
2. Повышающими (k Реклама

Рассчитать k несложно, и существует ряд формул, позволяющих сделать это. Нет необходимости учитывать потери магнитопровода, применяемые при изготовлении на заводе. Исследования показали взаимосвязь магнитопровода (железняк) и k. Для улучшения КПД трансформатора нужно уменьшить магнитные потери:

1. Использование специальных сплавов для магнитопровода (уменьшение толщины и спецобработка).
2. Уменьшение количества витков при использовании толстого провода, а на высоких частотах большое сечение является пространством для создания вихревых токов.

Для этих целей применяют аморфную сталь. Но и она обладает ограничением, называемым магнитострикцией (изменение геометрических размеров материала под действием электромагнитного поля). При использовании этой технологии удается получать листы для железняка толщиной в сотые доли миллиметров.

Расчетные формулы

При отсутствии соответствующей документации нужно производить расчеты самостоятельно. В каждом конкретном случае способы расчета различны. Основные формулы расчета k:

1. Без учета возможных погрешностей: k = U1 / U2 = n1 / n2, где U1 и U2 — U на I и II обмотках, n1 и n2 — количество витков на I и II обмотках.
2. При учете погрешностей: k = U1 / U2 = (e *n1 + I1 * R1) / (e * n2 + I2 * R2), где U1 и U2 — напряжения на I и II обмотках; n1 и n2 — кол-во витков на I и II обмотках; е — ЭДС (электродвижущая сила) в каждом из витков обмоток; I1 и I2 — силы токов I и II обмоток; R1 и R2 — сопротивления для I и II.
3. По известным мощностям при параллельном подключении обмоток: kz = Z1 / Z2 = ku * ku, где kz — k по мощности, Z1 и Z2 — мощности на первичной и вторичной обмотках, ku — k по напряжению (k = U1 / U2).
4. По токам при последовательном подключении обмоток: k = I1 / I2 = n2 / n1. При учете результирующего тока холостого хода (ток потерь Io): I1 * n1 = I2 * n2 + Io.

Проверка исправности

В основном трансформаторы применяются в блоках питания. Намотка и изготовление самого трансформатора с нуля — сложная задача и под силу не каждому. Поэтому за основу берется уже готовый и модернизируется путем изменения количества витков вторичной обмотки. Основные неисправности трансформатора:

1. Обрыв выводов.
2. Повреждение магнитопровода.
3. Нарушение изоляции.
4. Сгорание при КЗ.

Диагностика начинается с визуального осмотра. Первоначальная диагностика включает в себя осмотр выводов трансформатора, его катушек на предмет обугливаний, целостность магнитопровода.

При изношенных выводах необходимо зачистить их, а в некоторых случаях при обрыве — разобрать трансформатор, припаять их и прозвонить тестером.

При поврежденном магнитопроводе нужно его заменить или узнать из справочников об аналогичном для конкретной модели, так как он ремонту не подлежит. Можно заменить отдельные пластины.

При КЗ необходимо провести диагностику на работоспособность при помощи измерительных приборов (проверка трансформатора мультиметром).

При пробитой изоляции происходит контакт между витками обмоток или на корпус. Определить эту неисправность достаточно сложно. Для этого необходимо произвести следующие действия:

1. Включить прибор в режим измерения сопротивления.
2. Один щуп должен быть на корпусе, а другой нужно присоединить к каждому выводу трансформатора поочередно.
3. Прибор должен во всех случаях прозвонок показывать бесконечность, что свидетельствует об отсутствии КЗ на корпус.
4. При любых показаниях прибора пробой на корпус существует, и нужно полностью разбирать трансформатор и даже разматывать его обмотки для выяснения причины.

Для поиска короткозамкнутых витков нужно определить, где I обмотка (вход), а где II (выход) у неизвестного трансформатора. Для этого стоит воспользоваться следующим алгоритмом:

1. Выяснить сопротивление первичной обмотки трансформатора 220 вольт при помощи измерений мультиметра в режиме «сопротивления». Необходимо записать показания прибора. Выбрать обмотку с наибольшим сопротивлением.
2. Взять лампочку на 50 Вт и подключить ее последовательно с этой обмоткой.
3. Включить в сеть на 5−7 секунд.

После этого отключить и проверить обмотки на нагрев. Если заметного превышения температуры нет, то приступить к поиску короткозамкнутых витков. Как проверить трансформатор на межвитковое замыкание: необходимо воспользоваться мегаомметром при напряжении 1000 В. При измерении пробоя изоляции необходимо прозванивать корпус и выводы обмоток, а также независимые между собой обмотки, например, вывод I и II.

Нужно определить коэффициент трансформации и сравнить его с документом. Если они совпадают — трансформатор исправен.

Существуют еще два метода проверки:

1. Прямой — подразумевает проверку под нагрузкой. Для его осуществления необходимо собрать цепь питания I и II обмоток. Путем измерения значений тока в обмотках, а затем по формулам (4) определить k и сравнить его с паспортными данными.
2. Косвенные методы. Включают в себя: проверку полярности выводов обмоток, определение характеристик намагничивания (используется редко). Полярность находится при помощи вольтметра или амперметра магнитоэлектрического исполнения с определением полярности на выходе. При отклонении стрелки вправо — полярности совпадают.

Проверка импульсного трансформатора достаточна сложная, и ее может произвести только опытный радиолюбитель. Существует много способов проверки исправности импульсников.

Таким образом, трансформатор можно легко проверить мультиметром, зная основные особенности и алгоритм проверки. Для этого нужно выяснить тип трансформатора, найти документацию по нему и рассчитать коэффициент трансформации. Кроме того, необходимо произвести визуальный осмотр прибора.

Originally posted 2018-04-06 09:10:07.

Источник

15-7. Проверка трансформаторов напряжения

При новом включении производится осмотр трансформатора напряжения и его вторичных цепей, проверяются электрическая прочность изоляции, полярность обмоток и маркировка вторичных цепей, измеряются напряжение короткого замыкания и сопротивление обмоток на постоянном токе, проверяются исправность вторичных цепей напряжения и надежность действия плавких предохранителей и автоматов, а также цепей контроля и сигнализации при повреждениях.

При плановых проверках, которые проводятся 1 раз в 3—4 года и совмещаются с капитальным ремонтом трансформатора напряжения, производится осмотр, проверяются электрическая прочность изоляции, исправность устройств защиты и контроля цепей напряжения. После ремонтов с отсоединением обмоток от выводов производится проверка однополярных зажимов.

Определение полярности обмоток трансформатора напряжения производится по той же схеме, что и трансформаторов тока (рис. 15-8). Источник постоянного тока подключается к обмотке высшего напряжения, а прибор — к обмотке низшего напряжения.

Некоторыми особенностями отличается проверка полярности выводов трехфазного трансформатора напряжения, у которого отсутствует пулевой вывод первичной обмотки. Поэтому зажимы батарейки постоянного тока в этом случае подключаются к выводам двух фаз высшего напряжения, а прибор к нулевому и фазному выводам обмотки низшего напряжения. При этом в случае, если обмотки трансформатора напряжения соединены по схеме Y/Y-12, стрелка прибора будет отклоняться вправо при замыкании цепи постоянного тока, когда положительный вывод прибора будет подключен к той фазе, на вывод высшего напряжения которой подан плюс батарейки постоянного тока. Величина напряжения короткого замыкания, которая необходима для определения внутреннего сопротивления трансформатора напряжения, измеряется по схеме, приведенной на рис. 15-18. Напряжение, подаваемое на выводы обмотки низшего напряжения, плавно увеличивается до тех пор, пока ток не достигнет номинального значения. Напряжение короткого замыкания будет равно:

а сопротивление трансформатора напряжения, приведенное к стороне низшего напряжения (Ом):

где U_H — номинальное напряжение на стороне низшего напряжения ТН; U_K — напряжение на стороне низшего напряжения, измеренное при опыте короткого замыкания, когда ток в обмотке низшего напряжения был равен номинальному.

У трехобмоточных трансформаторов напряжения, имеющих две обмотки низшего напряжения, необходимо измерять три значения u_K, как и у трехобмоточного силового трансформатора (между обмоткой высшего напряжения и каждой обмоткой низшего напряжения, а также между двумя обмотками низшего напряжения).

У всех трансформаторов напряжения при новом включении проверяется коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформаторов напряжения с номинальным первичным напряжением до 10 кВ проверяется по схеме рис. 15-19, а при подаче на первичную обмотку переменного напряжения 220—380 В.

Для трансформаторов напряжения 35 кВ и выше определение коэффициента трансформации по схеме рис. 15-19, а затруднено из-за малой величины напряжения на стороне низшего напряжения. В подобных случаях для определения коэффициента трансформации целесообразно использовать схему сравнения, приведенную па рис. 15-19, б. При этом обмотки высшего напряжения двух проверяемых однофазных трансформаторов напряжения соединяют параллельно, а на обмотку низшего напряжения одного из них подают напряжение 50—60 В. Напряжения, измеренные на зажимах обмоток низшего напряжения, должны быть равны, если равны коэффициенты трансформации обоих трансформаторов напряжения.

На рис. 15-19, в приведена схема измерения коэффициента трансформации дополнительной обмотки пяти-стержневого трансформатора. В этой схеме напряжение подается на выводы двух фаз стороны высшего напряжения, а обмотка третьей фазы шунтируется, что необходимо для правильного определения коэффициента трансформации.

У всех трансформаторов напряжения производится измерение тока намагничивания при подаче номинального напряжения на обмотку низшего напряжения. Следует иметь в виду, что ток намагничивания трансформаторов напряжения 110 кВ и выше достигает 10 А и выше, вследствие чего для проверки необходим достаточно мощный источник питания. Поскольку кривые тока или напряжения могут быть сильно искажены, при новом включении и при плановой проверке следует производить измерение тока намагничивания по одной и той же схеме, используя потенциометр или автотрансформатор. Использование разных схем может привести к существенно различным замерам. Измерение тока намагничивания следует производить быстро, так как вторичные обмотки не рассчитаны на длительное прохождение столь больших токов.

При измерении тока намагничивания трансформаторов напряжения следует строго соблюдать правила техники безопасности, так как при этом сторона высшего напряжения находится под высоким напряжением.

Во время проверки трансформаторов напряжения производится проверка автоматов и предохранителей, установленных в их вторичных цепях для защиты от коротких замыканий.

13 Июнь, 2009 20325 ]]> Печать ]]>

Источник

Проверка трансформатора тока

Устройства для пропорционального преобразования переменного тока до значений, безопасных для его измерений, называют трансформаторами тока.

Такие трансформаторы находят широкое применение в сфере электроснабжения и электроэнергетике и изготавливаются в различных конструктивных исполнениях, — от небольших моделей, размещаемых непосредственно на электронных платах, до сооружений внушительных размеров, устанавливаемых на специальные строительные конструкции.

Проверка ТТ проводится с целью выявления его работоспособности, при этом не производится оценка метрологических характеристик, которые определяют класс точности и сдвига фаз между вектором первичного и вторичного токов.

Перечень возможных неисправностей

Ниже приведены наиболее распространённые причины неисправностей ТТ:

• механические повреждения магнитопровода;
• повреждения изоляции корпуса;
• механические повреждения обмоток:
• обрывы обмоток;
• снижение изоляции проводников обмотки, создающее межвитковые замыкания;
• механический износ выводов обмотки и контактов.

Методы проверок

Для оценки работоспособности трансформатора проводится внешний визуальный осмотр и проверка электрических характеристик.

Внешний визуальный осмотр

С него начинается каждая проверка, и она позволяет оценить:

• состояние внешних поверхностей деталей;
• наличие сколов и трещин на изоляции;
• состояние клеммных или болтовых соединений;
• наличие видимых дефектов.

Проверка изоляции

Испытания изоляции

В случае установки в составе высоковольтного оборудования трансформатор тока смонтирован в линии нагрузки, при этом он входит в линию конструктивно, и в таком случае испытания изоляции проводятся при проведении совместных высоковольтных испытаний отходящей линии сотрудниками службы изоляции. По результатам проведенных испытаний оборудование может быть допущено в эксплуатацию.

Проверка состояния изоляции

Для проведения измерения сопротивления изоляции следует использовать мегомметр с U вых соответствующий требованиям техдокументации на ТТ. Для большинства существующих высоковольтных устройств проверку сопротивления изоляции следует проводить прибором с U вых в 1 Кв.

Мегомметром проводят измерения сопротивление изоляции между:

• корпусом и обмотками (каждой из обмоток);
• каждой из обмоток и всеми остальными.

К эксплуатации могут быть допущены собранные токовые цепи с величиной сопротивления изоляции не менее 1 мОм.

Оценка работоспособности трансформатора тока

1. Прямой метод проверки

Прямая проверка — наиболее проверенный способ, также называемый проверкой схемы под нагрузкой.

Для проведения следует использовать штатную цепь включения трансформатора в цепи первичного и вторичного оборудования или же, собрать новую цепь для проверки, при которой ток величиной от 20 до 100 % от номинальной величины проходит по первичной обмотке трансформатора и замеряется во вторичной.

Численное значение замеренного первичного тока нужно разделить на численное значение замеренного тока вторичной обмотки. Полученное значение и будет коэффициентом трансформации, которое следует сравнить с паспортным значением, что позволит судить об исправности трансформатора.

Трансформатор тока может содержать не одну, а несколько вторичных обмоток. До начала испытаний все обмотки должны быть надежно подключены к нагрузке или же закорочены. В противном случае, в разомкнутой вторичной обмотке, при условии появлении тока в первичной обмотке, возникнет напряжение в несколько КВ, опасное для жизни человека и могущее привести к повреждению оборудования.

Магнитопроводы большинства высоковольтных трансформаторов тока нуждаются в заземлении. Для этого в их конструкции предусмотрена специальная клемма, которая маркируется буквой “З”.

На практике очень часто возникают какие-либо ограничения по проверке трансформаторов под нагрузкой, обусловленные особенностями эксплуатации и безопасности испытаний. В связи с этим часто используются иные способы проверки.

2. Косвенные методы

Каждый из перечисленных ниже способов проверки может предоставить лишь частичную информации о состоянии трансформаторов. Поэтому эти способы необходимо применять в комплексе.

Определение правильности маркировки выводов обмоток

Целостность обмоток ТТ и их выводов следует определять замером их активных сопротивлений с проверкой или последующим нанесением маркировки.

Определение начала и конца каждой из обмоток следует проводить способом, позволяющим установить полярность.

Проверка полярности выводов обмоток.

Для проведения испытаний к вторичной обмотке присоединить амперметр или вольтметр магнитоэлектрического типа с определенной полярностью на его выводах.

Определение полярности выводов обмоток Трансформатора тока.

Рекомендуется использовать прибор с нулем посередине шкалы, однако, допускается использовать и с нулем, расположенным в начале шкалы.

Все остальные вторичные обмотки трансформатора необходимо, из соображений безопасности, зашунтировать.

К первичной обмотке ТТ необходимо подключить источник постоянного тока, затем последовательно подключить к нему сопротивление для ограничения тока разряда. Достаточно использовать обыкновенный элемент питания (батарейку) с лампочкой накаливания. Вместо выключателя можно просто коснуться проводом от лампочки клеммы первичной обмотки ТТ и затем отвести его.

При совпадении полярности стрелка сдвинется вправо и возвратится назад. Если прибор подключен с обратной полярностью, то стрелка будет сдвигаться влево.

При отключении питания у однополярных обмоток стрелка сдвигается толчком влево, а в противном случае – толчком вправо.

Таким же образом следует проверить полярность подключения других обмоток трансформатора.

Снятие характеристики намагничивания.

Зависимость напряжения на клеммах вторичных обмоток от протекающего по ним тока намагничивания называется вольт-амперной характеристикой, сокращенно ВАХ. Она свидетельствует о правильности работы обмотки и магнитопровода, позволяет оценить их исправность.

Для того, чтобы исключить влияние помех со стороны расположенного рядом силового оборудования, характеристику ВАХ следует снимать, предварительно разомкнув цепь первичной обмотки.

Для построения характеристики ВАХ необходимо пропускать переменный ток различных величин через обмотку ТТ и измерять напряжение на входе обмотки. Такие испытания можно проводить любым лабораторным стендом с блоком питания, имеющим выходную мощность, позволяющую нагружать обмотку до насыщения магнитопровода трансформатора, при котором кривая насыщения обратится в горизонтальное положение.

Полученные по замерам данные нужно занести в таблицу протокола. По табличным данным строятся графики ВАХ.

Перед началом проведения замеров и после их окончания следует в обязательном порядке производить размагничивание магнитопровода методом нескольких постепенных увеличений тока в обмотке и последующим снижением тока до нуля.

Важно

Для измерения значений токов и напряжений следует использовать приборы электромагнитной или электродинамической систем, которые могут воспринимать действующие значения тока и напряжения.

Наличие в обмотке короткозамкнутых витков уменьшает величину выходного напряжения в обмотке и снижает крутизну ВАХ. В связи с этим, при первом использовании исправного ТТ необходимо сделать замеры и построить график ВАХ, а при последующих проверках ТТ через определенное нормативами время следует контролируют состояние выходных параметров.

Источник