Вопрос 5 Сопротивление токоведущих элементов

Измерения сопротивлений токоведущих элементов при постоянном токе надлежит проводить одним из следующих методов согласно требованиям Гостом 11821-86:

- вольтметра и амперметра;

- двойного моста;

- одинарного моста;

- омметра.

При этом можно выявить следующие дефекты обмоток генератора: обрывы, виковые замыкания и ухудшения качества соединений. При измерении сопротивлений , меньших 1 Ом, применение одинарного моста или омметра не допускается.

Метод измерения сопротивления обмоток электрических машин постоянному току позволяет выявлять обрывы в обмотках, дефекты в соединениях и межвитковые замыкания на основе сравнения измеренного значения сопротивления обмотки с соответствующим значением сопротивления, указанным в формуляре машины, или заведомо бездефектной обмотки. На практике сопротивление обмоток постоянному току измеряют омметром, с помощью вольтметра и амперметра, измерительными мостами или другими современными приборами.

Измерение сопротивления омметром наименее точно, поэтому применяется обычно в качестве предварительной оценки значения сопротивления в диапазоне от 1 до 100 кОм.

Метод вольтметра—амперметра основан на измерении тока, проходящего через обмотку, подключенную к источнику постоянного тока (например, аккумуляторной батареи) и измерении потери напряжения в ней. Применяются два варианта схемы включения вольтметра, а амперметр всегда включается последовательно с обмоткой и аккумуляторной батареей.

Если сопротивление обмотки небольшое, то вольтметр присоединяется согласно первому варианту на зажимы обмотки. В этом случае увеличение тока, измеряемого амперметром, |вызванное включением вольтметра, незначительно, так как вольтметр имеет большое сопротивление. Сопротивление обмотки для этого случая определяется по формуле

,

где U- напряжение ,которое показывает вольтметр, В; I – ток, измеряемый амперметром, А; R_B – внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.

При измерении больших сопротивлений применяется второй вариант, при котором вольтметр присоединяется к зажимам источника питания. Сопротивление обмотки рассчитывается по формуле

,

где Ra— сопротивление амперметра, Ом.

Для исключения нагрева обмотки во время измерений ток; в обмотке устанавливают не более 15—20 % номинального, время включения источника питания должно быть не более 1 мин. Метод вольтметр—амперметра обеспечивает относительно высокую точность измерения сопротивлений (0,3-0,5 %), если в измерительных схемах используются вольтметры и амперметры класса 0,5 или 0,2.

Следует отметить, что при измерениях источник питания нужно отключать только после отключения вольтметра, чтобы предохранить вольтметр от повреждения импульсами тока самоиндукции.

Метод одинарного измерительного моста (двухзажимная схема включения) чаще всего применяется при измерении сопротивлении от 1 до 1000 кОм. При измерении меньших сопротивлений точность измерения снижается. Например, мост РЗЗЗ, широко применяемый на практике для измерения сопротивлений в пределах 1...99990 Ом, обеспечивает класс точности 0,5, а при измерении меньших или больших сопротивлений его точность резко уменьшается.

Для измерения сопротивлений менее 1 Ом применяются двойные измерительные мосты (четырехзажимная схема включения), обеспечивающие высокую точность измерений. На результаты измерений при этом не влияет сопротивление проводов, соединяющих мост с обмоткой, и сопротивление переходных контактов.

В технической документации на отечественные электрические машины указываются значения сопротивления, приведенные к температуре обмотки +15 °С, а на некоторые машины зарубежного производства — для температуры +20 °С. Чтобы эти значения можно было сравнивать с измеренными значениями сопротивления обмотки при данной температуре, необходимо привести измеренные значения к температуре, указанной в документации по формуле:

,

где Ro –сопротивление при температуре, к которой нужно привести сопротивление обмотки, Ом; R₁ - сопротивление обмотки измеренное, Ом; - средняя температура обмотки при измерении, ⁰С (К); - температура к которой нужно привести сопротивление, ⁰С (К); - температурный коэффициент сопротивления материала проводов обмотки, град^-1.

Статорная обмотка трехфазных электрических машин состоит из трех одинаковых обмоток, соединенных звездой или треугольником. Если все шесть концов этих обмоток выведены на доску клеммных зажимов; то измерение сопротивления каждой фазной обмотки производится обычным образом, и в ряде случаев для обнаружения дефектов в одной из обмоток достаточно сравнить между собой результаты измерения сопротивления каждой из них.

Если соединение фазных обмоток звездой или треугольником выполнено внутри, и на доску клеммных зажимов выведены только три конца, то сопротивление каждой фазной обмотки рассчитывается по результатам измерений сопротивлений между каждой парой выводов (рис. 2.3). Сопротивления фазных обмоток рассчитываются по формулам:

при соединении обмоток звездой (рис. 2.3, а)

r₁=0,5(r₁₂+r₁₃-r₂₃);

r₂=0,5(r₁₂+r₂₃-r₁₃);

r₃=0,5(r₂₃+r₁₃-r₁₂)

при соединении обмоток треугольником (рис.2.3, б)

r₁=2r₂₃r₁₃/(r₂₃+r₁₃-r₁₂)- 0,5(r₂₃+r₁₃-r₁₂);

r₂=2r₁₂r₁₃/(r₁₃+r_1r2-r₂₃)-0,5(r₁₂+r₂₃-r₁₃);

r₃=r₁₂r₂₃/(r₁₂+r₂₃-r₁₃)- 0,5(r₁₂+r₂₃-r₁₃);

Рис.2.3 Измеряемые сопротивления трёхфазной обмотки с тремя выводными проводниками:

а- соединение звездой; б- соединение треугольником.

Отличие фактического значения сопротивления отдельных |»обмоток более чем на 2 % от указанного в формуляре считается признаком дефекта в обмотке. Повышенное сопротивление свидетельствует об ухудшении состояния паяных соединений, например, в лобовых частях статора или в местах присоединения выводов к обмоткам, а пониженное сопротивление указывает на витковые замыкания.

Дефектную обмотку статора можно определить по результатам измерений сопротивлений без выполнения вычислений по приведенным выше формулам. Если обмотки статора соединены звездой, то наибольшее из измеренных сопротивлений будет на выводах, к которым присоединены фазные обмотки без витковых замыканий, а сопротивления между двумя другими выводами будут равны между собой и меньше первого. При соединении обмоток статора треугольником наименьшее из измеренных сопротивлений будет на выводах фазной обмотки, имеющей витковые замыкания.

Для оценки ТС трёхфазных обмоток синхронных генераторов могут быть предложены к применению следующие приборы, принцип действия которых основан на измерении и сравнении полных сопротивлений фаз обмоток, что позволяет обнаружить вышеперечисленные неисправности.