УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ПОТЕРЬ И tg δ В ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в устройствах для определения активных потерь и tg δ в изоляции обмоток электрических машин в условиях производства и эксплуатации.
Известно устройство для определения параметров активно-емкостного сопротивления испытуемых объектов при подаче испытательного напряжения 50 Гц (Авт. свид. СССР №45619, G01R 17/00, 1975 г.), в котором испытуемый объект подключается к клеммам испытательной установки, выполненной в виде модифицированного моста переменного тока, позволяющего раздельный отсчет параметров комплексного сопротивления.
Недостатком данного устройства является то, что в режиме высоковольтного измерения характеристик испытуемого объекта под воздействием частичных разрядов, коронных разрядов по поверхностям изоляции и по краям испытательных электродов возникают сбои в работе индикатора балансировки моста. Измерительный мост работает на частоте 50 Гц, а все возникающие в ходе высоковольтных измерений высокочастотные разряды являются помехами измерения. Устройство не дает достаточно эффективного и оперативного метода устранения высокочастотных помех, являющихся составляющими активных потерь в изоляции.
Известно устройство (см. Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытания изоляционных материалов, Госэнергоиздат, 1963 г., с.46, рис.2-5), принятое за прототип. Устройство содержит два параллельных ваттметра, включенных в диагональ измерительного моста, а исходное состояние ваттметров подстраивается под параметры испытуемого объекта при помощи фазовращателя и переменного сопротивления в одном из плеч моста. Устройство позволяет
осуществлять прямую настройку шкалы ваттметра на искомую величину активных потерь и tg δ на частоте 50 Гц.
Недостатком прототипа является то, что измерения активных потерь и tg δ в обмотках электрических машин искажены под влиянием результирующих высокочастотных помех от воздействия разрядов в изоляции.
Задачей предлагаемого устройства является полное измерение активных потерь и tg δ в изоляции обмоток электрических машин, возникающих под действием высокого испытательного напряжения.
Технический результат достигается тем, что устройство для определения активных потерь и tg δ в изоляции обмоток электрических машин, содержащее испытательный трансформатор высокого напряжения с дополнительной обмоткой для подключения токовой обмотки ваттметра через фазовращатель, емкость испытуемого объекта и добавочную емкость, подключенные к высоковольтной обмотке испытательного трансформатора, малокосинусный ваттметр подключен к дополнительной обмотке испытательного трансформатора и к добавочной емкости, а конденсаторы и нагрузочное сопротивление подсоединены параллельно изоляции обмоток электрических машин.
Схема предлагаемого устройства поясняется фигурой, на которой изображен испытательный трансформатор 1 с дополнительной обмоткой 2 для подключения малокосинусного ваттметра 3 через фазовращатель 4 и амперметр 5. Испытуемый объект 6 подключен к обмотке высокого напряжения испытательного трансформатора 1 последовательно с фильтрующей индуктивностью 7 и переменной добавочной емкостью 8. Фильтрующий конденсатор 9 подключен параллельно индуктивности 7 и добавочной емкости 8 для образования обводного контура высоких частот, замыкающихся через соединительный конденсатор 10, нагрузочное активное сопротивление 11. Напряжение на добавочной емкости 8 измеряется вольтметром 12 с малыми собственными активными потерями. Высокочастотный сигнал, выделяемый на нагрузочном активном сопротивлении 11, подается на регистратор разрядов
типа «Корона» 13. (См. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях, Энергия, 1979). Основным элементом предлагаемого устройства является малокосинусный ваттметр 3 электродинамической системы типа Д 5092, позволяющий улавливать самое незначительное изменение угла между токовой обмоткой 14 малокосинусного ваттметра 3 и напряжением обмотки 15 малокосинусного ваттметра 3, связанных линейно с током и напряжением на испытуемом объекте. Клеммные выводы 16 и 17 служат для подключения либо испытуемого объекта, либо градуировочного эталонного конденсатора 18 и дополнительного активного сопротивления 19, близких по величине к емкости и активному сопротивлению испытуемого объекта.
эm
Работа устройства осуществляется следующим образом. Эталонный конденсатор 18 с добавочным активным сопротивлением 19 подключаются к клеммам 16, 17 вместо испытуемого объекта (обмотка электрической машины или ее элемент). Величина tg δ эталонного конденсатора без добавочного сопротивления определяется по формуле:
эm
где Р - активные потери на эталонном конденсаторе без добавочного сопротивления, Вт;
эm
Q - реактивные потери на емкости эталонного конденсатора, Вар;
исп
U - испытательное напряжение, В;
f - частота испытательного напряжения, 50 Гц;
эm
С - емкость эталонного конденсатора, Ф;
эm
R - активное сопротивление эталонного конденсатора, Ом.
доб
Смещение указателя ваттметра вправо на △N делений при подключении добавочного активного сопротивления означает добавку активных потерь на ΔР.
эm
доб
эm
доб
Для определения величин N и ΔN отклонения указателя ваттметра 3 от воздействия Р и ΔР подается испытательное напряжение на эталонный
конденсатор 18, включенный в схему вместо испытуемого объекта 6 без дополнительного сопротивления 19, а затем с дополнительным сопротивлением 19.
Цена деления ваттметра определяется по формуле:
где Ц - цена одного деления, Вт/дел.
Зная цену деления ваттметра, фазовращателем устанавливаем требуемую величину на шкале ваттметра:
исп
Определение низкочастотной, 50 Гц, составляющей активных потерь на испытуемом объекте осуществляется после подключения его к клеммам 16, 17 вместо эталонного конденсатора 18 и дополнительного сопротивления 19, и подачи испытательного напряжения U на испытуемый объект. Значение искомой величины активных потерь на испытуемом объекте определяется по показаниям вольтметра 12 и отклонению указателя ваттметра 3. Для этого фиксируется отношение показаний вольтметра 12 при включении эталонного конденсатора и при включении испытуемого объекта. Величина отклонения указателя ваттметра 3 определяется после корректировки величины добавочной емкости 8 таким образом, чтобы показание вольтметра 12, полученное в результате установки емкости испытуемого объекта 18, сравнялось с показанием вольтметра в результате установки эталонного конденсатора.
После этого, определяются активные потери и tg δ на испытуемом объекте по формулам:
x
где N - показания ваттметра при включении испытуемого объекта после корректировки величины добавочной емкости;
эm
V - показания вольтметра 12 при включении эталонного конденсатора;
x
V - показания вольтметра 12 при включении испытуемого объекта.
в.ч
Величина высокочастотных активных потерь на испытуемом объекте определяется по показаниям регистратора разрядов 13 на основании высокочастотного сигнала, снимаемого с нагрузочного активного сопротивления 11, и направленного на усиление, детектирование и выделение тока высокочастотных разрядов I.
в.ч.
Значение величины высокочастотных активных потерь Р можно определить по формуле:
,
где  - величина амплитудного значения испытательного напряжения, В.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оперативно и полно определить искомые величины: низкочастотные, 50 Гц, активные потери, tg δ и высокочастотные активные потери в изоляции обмоток электрических машин в ходе высоковольтных испытаний напряжением 50 Гц.