Монтаж і технічне обслуговування електровимірювальних приладів

Размещено на http://www.allbest.ru/

План уроку виробничого навчання

Тема програми:Монтаж і технічне обслуговування електровимірювальних приладів

Тема уроку: Вимірювання параметрів електричних кіл з використанням трансформаторів струму та напруги

Виконала Майстер в/н

Курс ІІ Професія Електромонтер

Соловйова О.В.

2015 рік

Мета уроку

- сформувати практичні знання, уміння, навички правильного підбору трансформаторів струму та напруги по електронавантаженню;

- розвивати творче мислення, пізнавальну активність та самостійність учнів;

- виховувати відповідальність за виконану роботу, дотримання правил охорони праці; виховувати любов до обраної професії.

Тип уроку: Урок формування складних умінь

Вид уроку: Лабораторно-практичні заняття, самостійна робота Форма проведення: Урок-практикум Метод навчання: практичний.

Матеріально-технічне забезпечення уроку:

- трансформатори струму та напруги;

- електровимірювальні прибори та схеми їх вмикання через трансформатори струму і напруги;

- лічильники;

- електромонтажний інструмент;

- відрізки проводів;

- мультимедійний пристрій.

Міжпредметні зв'язки: спецтехнологія, фізика, електротехніка.

Література: Л.Г.Прищеп «Підручник сільського електрика»

Хід урок

I. Організаційна частина:

1) перевірка наявності учнів;

2) перевірка готовності учнів до уроку;

3) призначення чергових

ІІ Вступний інструктаж:

Оголошення теми, мети уроку.

Вступне слово викладача: Шановні мої майбутні колеги! Я радий співпрацювати з вами на сьогоднішньому уроці, тема якого: "Вимірювання параметрів електричних кіл з використанням трансформаторів струму та напруги." Користуючись засобами вимірювань, необхідно: володіти елементарними знаннями з фізики, електротехники - що таке струм, напруга, опір, потужність; мати уявлення про електричні властивості елементів електричних кіл; враховувати наявність джерел напруги і рід струму у вимірюваному об'єкті; точно знати, - що Ви хочете виміряти, і чи можливо це взагалі.

Актуалізація опорних знань

Назвіть класифікацію електровимірювальних приладів.

Учень: Електровимірювальні прилади можна класифікувати:

а) за родом вимірювальної величини;

б) за фізичним принципом дії вимірювального механізму;

в) за родом струму;

г) за класом точності;

д) за типом відлікового пристрою;

е) за виконанням залежно від умов експлуатації;

є) за стійкістю до механічних впливів;

ж) за ступенем захисту від зовнішніх магнітних та електричних полів тощо.

- Поясніть роботу лічильника електричної енергії індукціонної системи за схемою.

Учень за допомогою схеми будови та вмикання лічильника розповідає про принцип роботи лічильника електричної енергії індукціонної системи.

Назвіть переваги і недоліки електронних та індукційних лічильників електроенергії.

Учень відповідає на дане питання.

Пояснення нового матеріалу: (слово майстра в/н)

Вимірювальні трансформатори використовуються в електричних колах змінного струму для зміни значення струму і напруги в задане число раз з певною точністю.

Пристрій вимірювальних трансформаторів аналогічно звичайним силовим трансформаторам з тією лише різницею, що їх вторинна обмотка може бути двошаровою: одна котушка використовується для цілей вимірювання, а друга (низької точності) - для електричних кіл автоматичного захисту. У вторинне коло трансформатора можуть включатися не тільки прилади контролю (вольтметри, ватметри, лічильники енергії тощо), але й елементи автоматики (елементи захисту і управління). При виникненні аварійних ситуацій в лінії струм може збільшитися в десять разів, при цьому трансформатор струму істотно перевантажується, його потужність стає у багато разів більше робочої, що призводить до насичення магнітопровода, зниження точності вимірювань. У такому режимі трансформатори струму працюють не в нормальному режимі, і для них при цьому нормується рівень 10% точності.

Вимірювальні трансформатори мають наступні експлуатаційні характеристики:

* для трансформаторів напруги (ТН): робочу частоту (50 Гц), номінальна напруга (від 0,38 кВ до 750 кВ), номінальне вторинне напруга (100 В); клас точності (0,05 ... 3,0).

* для трансформаторів струму (ТС): номінальний первинний струм (від 1 А до 40 кА); номінальний вторинний струм (1; 2; 2,5; 5 А); номінальне навантаження вторинного ланцюга (2,5; 5; 10; 25; 30; 40; 60; 75; 100 Вт); клас точності (0,2 ... 10,0).

Вимірювальні прилади та елементи захисту електричних кіл виконують на струми і напруги вторинних обмоток вимірювальних трансформаторів. Причому, вторинна обмотка вимірювальних трансформаторів обов'язково повинна бути заземлена.



Трансформатори струму

Для трансформаторів струму важливими метрологічними характеристиками є: номінальна напруга, номінальний первинний і вторинний струм, номінальний коефіцієнт трансформації, струмова похибка, кутова похибка, повна похибка (характеризує відносний намагничуючий струм), номінальне навантаження, номінальна гранична кратність первинного і вторинного струму.

Через трансформатори струму в аварійних ситуаціях можуть протікати струми короткого замикання, що багаторазово перевищують номінальний струм, тому використовують поняття динамічної та термічної стійкості (кратність струмів). Найбільш вразливим елементом вимірювальних трансформаторів є первинна обмотка, оскільки в аварійних ситуаціях вторинна обмотка працює в режимі насичення магнітопроводу.

Трансформатори струму (ТТ) бувають: шинні, кабельні, прохідні.

У схемах вимірювання струму як при безпосередньому включенні пристроїв, так і при включенні їх через вимірювальні трансформатори струму застосовують тільки амперметри.

Трансформатор струму забезпечує похибку вимірювання, відповідну його класу точності тільки при вимірюванні струму в певному діапазоні, причому опір навантаження у вторинній обмотці не повинен перевищувати заданого значення. Так, клас точності трансформаторів струму типу ТС-0,5 при опорі навантаження 1,6 Ом буде 1,0. При збільшенні опору навантаження до 3 Ом клас точності знижується до 3,0, а при включенні у вторинну обмотку навантаження опором 5 Ом стає рівним 10,0.

Рис.1. Схеми включення амперметрів через трансформатор струму: а - проста, б - з проміжним трансформатором, в - для вимірювань струмів, що перевищують номінальний струм трансформатора, г - з проміжним трансформатором, по з декількома амперметрами, д - з вимикачем амперметра, е - в трифазного ланцюга трьома амперметрами, ж - те ж з одним амперметром з перемикачем.

У позначеннях трансформаторів струму буквені символи означають:

Т -- трансформатор струму, Ф -- з фарфоровою ізоляцією між обмотками, П -- прохідний, Ш -- шинний, У -- підсилений, Д -- з осердям для дифереренціального захисту, 3 -- з осердям для захисту від замикань на землю, Р -- з рознімним осердям, О -- одновитковий, К -- котушковий, В -- вмонтований у вимикач, Л -- а ізоляцією із литої синтетичної смоли, М -- модернізований, Н -- для зовнішнього встановлення і т. ін.

У практиці сільської електрифікації широкого застосування в мережах до 0,066 кВ набули трансформатори струму типів ТК-20 і ТК-40 з номінальними первинними струмами від 5 до 1000 А; у мережах до 3 кВ -- типу ТКЛ-3 (від 5 до 600 А); у мережах 6 і 10 кВ -- типів ТКЛ-Ю (5...200 А), ТГШ-10 (6...300 А), ТВЛМ і ТПЛМ-10 (від 5 до 1500 А) та ін.; у мережах 35 кВ -- типів ТПОЛ-З5, ТФН-З5М, ТФНД-35М і т. д. Номінальний вторинний струм цих трансформаторів 5 А, клас точності 0,5 і 1,0, номінальна вторинна потужність 10 В - А, номінальне вторинне навантаження 0,4...0,6 Ом (у ТК-20 0,2 Ом).

Трансформатори струму типу ТНШЛ-0,66 із шкалою струмів (А) від 300/5 до 15 000/5 мають литу ізоляцію і їх установлюють на шинах.

Трансформатори струму ТШ -- шинопідвісні й опорні -- випускають із шкалою струмів (А) від 300/5 до 1000/5 на 0/66 кВ і т. ін.

Трансформатори напруги

Вимірювальні трансформатори напруги служать для зниження високої напруги, що подається в установках змінного струму на вимірювальні прилади і реле захисту і автоматики.

Застосування трансформаторів напруги дозволяє використовувати для вимірювання на високій напрузі стандартні вимірювальні прилади, розширюючи їх межі виміру; обмотки реле, що включаються через трансформатори напруги, також можуть мати стандартні виконання. Крім того, трансформатор напруги ізолює (відокремлює) вимірювальні прилади і реле від високої напруги, завдяки чому забезпечується безпека їх обслуговування. Трансформатори напруги широко застосовуються в електроустановках високої напруги, від їхньої роботи залежить точність електричних вимірювань та обліку електроенергії, а також надійність дії релейного захисту та протиаварійної автоматики.

В електроустановках необхідно вимірювати напруги між фазами (лінійні) і напруги фаз по відношенню до землі (фазні). Залежно від цього застосовують однофазні, трифазні або групи однофазних трансформаторів, що включаються за відповідними схемами, які забезпечують виконання потрібних вимірювань і роботу захистів.

Трансформатори напруги з двома вторинними обмотками, крім живлення вимірювальних приладів і реле, призначаються для роботи на пристроях сигналізації замикань на землю в мережі з ізольованою нейтраллю або на захист від замикань на землю в мережі з заземленою нейтраллю.

Рис.2 Схема трансформатора напруги

Найпростіша схема з використанням одного однофазного трансформатора напруги, показана на рис. 2, застосовується в пускових шафах двигунів і на переключательних пунктах 6 - 10 кВ для включення вольтметра і реле напруги пристрою АВР.

Рис.3. Трансформатор напруги з двома вторинними обмотками. а - схема; б - включення в трифазне коло;

Схема трансформатора напруги з двома вторинними обмотками показана на рис.3,а. Виводи другої (додаткової) обмотки, які використовуються для сигналізації або захисту при замиканнях на землю, позначені ад та хд.

Рис.4. Схеми включення однофазних вимірювальних трансформаторів напруги з одною вторинною обмоткою: а - схема зірка - зірка для електроустановок 0,5 - 10 кВ з ізольованою нейтраллю, б - схема відкритого трикутника для електроустановок 0,38 - 10 кВ, в - те ж для електроустановок 6 - 35 кВ, г - увімкнення трансформаторів напруги 6 -18 кВ за схемою трикутник - зірка для живлення пристроїв АРВ синхронних машин.

На рис.3,б наведена схема включення трьох таких трансформаторів напруги в трифазній мережі. Первинні та основні вторинні обмотки з'єднані в зірку. Нейтраль первинної обмотки заземлена. На вимірювальні прилади і реле від основних вторинних обмоток можуть бути подані три фази і нуль. Додаткові вторинні обмотки з'єднані за схемою разомкнутого трикутника. Від них на пристрої сигналізації або захисту подається сума фазних напруг всіх трьох фаз.

Рис. 5. Схеми включення трансформаторів напруги

На рис.5 наведені найбільш уживані схеми включення трансформаторів напруги.

У схемі на рис.5,а використаний один однофазний трансформатор. Схема дозволяє вимірювати тільки одне з лінійних напруг.

На рис.5,б показані два однофазних трансформатора, включених за схемою неповного трикутника. Схема дає можливість вимірювати всі три лінійних напруги.

У схемі на рис.5,в показано включення трьох однофазних трансформаторів за схемою зірки з виведеною нульовою точкою і заземленням нейтралі первинних обмоток. Схема дозволяє вимірювати всі лінійні і фазні напруги і контролювати ізоляцію в системах з ізольованою нейтраллю.

На схемі рис.5,г показано включення трифазного трехстержневого трансформатора, який дозволяє змінювати тільки лінійні напруги. Цей трансформатор непридатний для контролю ізоляції, заземлення його первинної обмотки не допускається.

Справа в тому, що при заземленні первинної обмотки, у разі виникнення замикання на землю (у системі з ізольованою нейтраллю), в трехстержневом трансформаторі виникнуть великі струми нульової послідовності, а їх магнітні потоки, замикаючись по шляхах розсіювання (бак, конструкції та ін.), можуть нагріти трансформатор до неприпустимих температур.

На схемі рис.5,д показано включення трифазного комбінованого трансформатора, призначеного для вимірювання тільки лінійних напруг.

У схемі на рис.5,е показано включення трифазного п'ятистержневого трансформатора НТМІ з двома вторинними обмотками. Одна з них з'єднана в зірку з виведеною нульовою точкою і служить для вимірювання всіх фазних і лінійних напруг, а також для контролю ізоляції (у системі з ізольованою нейтраллю) за допомогою трьох вольтметрів. У цьому випадку магнітні потоки нульової послідовності не перегріють трансформатор, так як вони будуть вільно замикатися через два бічних стрижня магнітопроводу.

Перевірка теоретичних знань учнів, пов'язаних з темою "Вимірювання параметрів електричних кіл з використанням трансформаторів струму та напруги." одержаних на уроках електротехникі.

У чому різниця між трансформатором струму і трансформатором напруги?

Трансформатор струму - трансформатор, що живиться від джерела струму. Типове застосування - для зниження первинного струму до величини, використовуваної в колах вимірювання, захисту, управління і сигналізації. Номінальне значення струму вторинної обмотки 1А, 5А. Первинна обмотка трансформатора струму включається в коло з вимірюваним змінним струмом, а у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, дорівнює струму первинної обмотки, поділеній на коефіцієнт трансформації.

Трансформатор напруги - трансформатор, що живиться від джерела напруги. Типове застосування - перетворення високої напруги в низьке в електричних колах, у вимірювальних колах і колах РЗіА. Застосування трансформатора напруги дозволяє ізолювати логічні кола захисту і кола вимірювання від кола високої напруги.

Що таке коефіцієнт трансформації трансформатора?

Коефіцієнт трансформації трансформатора визначається відношенням кількості витків первинної обмотки до кількості витків вторинної.

Його можна також розрахувати, поділивши відповідні показники ЕРС в обмотках. В ідеальних умовах (якщо відсутні електричні втрати) показник коефіцієнта трансформації розраховується відношенням напруг на затискачах обмоток. У трансформаторів, які мають більше двох обмоток, цей параметр визначається для кожної обмотки почергово.

Коефіцієнт трансформації понижуючих трансформаторів перевищує одиницю, що підвищують - знаходиться в межах від 0 до 1. Фактично, коефіцієнт трансформації показує, у скільки разів трансформатор знижує подану на нього напругу. За допомогою коефіцієнта трансформації є можливість перевірити правильність кількості витків, тому він визначається для всіх наявних фаз і на кожному з відгалужень. Подібні вимірювання і розрахунки допомагають виявити обриви проводів в обмотках і дізнатися полярність кожної з обмоток.

Тест розрізнення

1. Яким чином здійснюється передача електричної енергії з первинної обмотки трансформатора у вторинну обмотку? Вкажіть правильні відповіді.

а. Через провода, що сполучають обмотки трансформатора.

б. За допомогою електромагнітних хвиль.

в. За допомогою магнітного поля, пронизливого обидві котушки.

2. Первинна обмотка трансформатора включена в мережу з напругою 20 В. Напруга на затискачах вторинної обмотки одно 200В. Вкажіть правильні твердження.

а. Трансформатор є підвищує.

б. Коефіцієнт трансформації дорівнює 10.

в. Коефіцієнт трансформації дорівнює 0,1.

3. Трансформатор змінює напругу від 200 до 1000В. У первинній обмотці 20 витків. Вкажіть правильні твердження.

а. Трансформатор є підвищувальним.

б. Коефіцієнт трансформації дорівнює 5.

в. У вторинній обмотці +1000 витків.

2.Трансформатор включений в коло напругою 200В. У первинній обмотці 1000 витків, а у вторинній 200 витків. Вкажіть правильні твердження. а.Коеффіціент трансформації дорівнює 0,2

б. Трансформатор є знижуючим.

в. Напруга на вторинній обмотці равно 40В.

Тест-співвідношення

	Назва і коротка характеристика		Тип лічильника активної і реактивної енергії
1	Лічильник активної енергії, трифазний, трипровідний, універсальний, для безпосереднього увімкнення і з трансформаторами струму (5А, 127, 220 і 380 В)	А	СО2-М
2	Лічильник активної енергії, однофазний, безпосереднього увімкнення (5А,127 і 220В)	Б	СА4У-И672
3	Лічильник реактивної енергії, трифазний, для три- і чотири провідної системи, універсальний (5А, 100, 127, 220 і 380 В)	В	САЗУ-И670
4	Лічильник активної енергії, трифазний, для чотири провідних систем (5А, 220 і 380 В)	Г	СР4У-И673

ІІІ. Поточний інструктаж.

Виконання вправ учнями згідно схем-завдань.

Індивідуальний інструктаж на робочих місцях .

Цільові обходи майстром виробничого навчання робочих місць - перевірка:

організації робочих місць,

правильності виконання прийомів,

користування монтажними інструментами,

користування технічною документацією,

дотримання техніки безпеки

Перевірка майстром виробничого навчання виконані роботи та стан робочих місць.

ІV.Заключний інструктаж.

Підсумок уроку виробничого навчання:

Повідомлення оцінок

Аналіз характерних помилок

Відзначення кращих робот учнів

Відзначення учнів, які виконали дане завдання на високому і достатньому рівні

Самоаналіз учнями допущених помилок

Домашнє завдання: Повтор пройденого матеріалу, Прищеп Л.Г «Підручник сільського електрика» сторінки 145-150.

Схеми підключення трансформаторів напруги

№ п/п	Схема	Пояснення
1.	Схема включення вимірювального трансформатора напруги	Схема включення однофазного трансформатора напруги представлена на рис. 1, а. Запобіжники FV1 і FV2 захищають мережу високої напруги від пошкоджень первинної обмотки TV. Запобіжники FV3 і FV4 (або автоматичні вимикачі) захищають TV від ушкоджень у навантаженні.
2.	Схема з'єднання двох однофазних трансформаторів напруги у відкритий трикутник	Схема з'єднання двох однофазних трансформаторів напруги TV1 і TV2 у відкритий трикутник. Трансформатори включені на два міжфазних напруги, наприклад UAB і UBC. Напруга на затискачах вторинних обмоток TV завжди пропорційно міжфазних напруг, підведеними з первинної сторони. Між проводами вторинного кола включається навантаження (реле). Схема дозволяє отримувати всі три міжфазних напруги UAB, UBC та UCA (не рекомендується приєднувати навантаження між точками а і с, так як через трансформатори буде протікати додатковий струм навантаження, що викликає підвищення похибки).
3.	Схема з'єднання трьох однофазних трансформаторів напруги в зірку	Схема з'єднання трьох однофазних трансформаторів напруги в зірку, призначена для отримання напруг фаз відносно землі та міжфазних (лінійних) напруг. Три первинні обмотки TV з'єднуються в зірку. Початок кожної обмотки Л приєднуються до відповідних фазам лінії, а кінці X об'єднуються в загальну точку (нейтраль N1) і заземлюються. При такому включенні до кожної первинної обмотці трансформатора напруги (ТН) підводиться напруга фази лінії електропередачі (ЛЕП) щодо землі. Кінці вторинних обмоток ТН (х) також з'єднуються в зірку, нейтраль якої N2 зв'язується з нульовою точкою навантаження. У наведеній схемі нейтраль первинної обмотки (точка N1) жорстко пов'язана з землею і має потенціал, рівний нулю, такий же потенціал матимуть нейтраль N2 і пов'язана з нею нейтраль навантаження. При такій схемі фазні напруги на вторинній стороні відповідають фазним напругам щодо землі первинної сторони. Заземлення нейтралі первинної обмотки трансформатора напруги і наявність нульового проводу у вторинному колі є обов'язковою умовою для отримання фазних напруг щодо землі.
4.	Схема з'єднання трьох однофазних трансформаторів напруги у фільтр напруг нульової послідовності	Первинні обмотки з'єднані в зірку з заземленою нейтраллю, а вторинні - послідовно, утворюючи незамкнутий трикутник. До зажимів розімкнутих вершин трикутника під'єднуються реле напруги KV. Напруга U2 на затискачах разомкнутого трикутника дорівнює геометричній сумі напруг вторинних обмоток. Схема є фільтром нульової послідовності (НП). Необхідною умовою роботи схеми як фільтр НП є заземлення нейтралі первинної обмотки ТН.
5.	Схема включення трьох однофазних трансформаторів напруги для контролю ізоляції	Застосовуючи однофазні ТН з двома вторинними обмотками, можна з'єднати одну з них за схемою зірки, а другу - за схемою разомкнутого трикутника. Номінальна вторинна напруга у обмотки, призначеної для з'єднання в розімкнутий трикутник, приймається рівним для мереж з заземленою нейтраллю 100 В, а для мереж з ізольованою нейтраллю 100/3 В.
6.	Схема включення трифазного трехстержневого трансформатора напруги в системі з заземленою нейтраллю. Нейтраль ТН заземлена.	Схема з'єднання обмоток трифазного трансформатора напруги в фільтр напруги НП показана на схемі 5. Трифазні трехстержневі ТН для даної схеми застосовуватися не можуть, так як в їх магнітопроводах відсутні шляхи для замикання магнітних потоків НП Фо, створюваних струмом 10 в первинних обмотках при замиканні на землю в мережі. У цьому випадку потік Фо замикається через повітря по шляху з великим магнітним опором. Це призводить до зменшення опору НП трансформатора і різкого збільшення Iнам. Підвищений струм Iнам викликає неприпустимий нагрів трансформатора, у зв'язку з чим застосування трехстержневих трансформаторів напруги неприпустимо.

Індукційний лічильник

Переваги

Індукційні лічильники більш надійні в експлуатації;

Вони більш пристосовані до поганої якості наших електромереж;

Термін "життя" індукційного лічильника довший, ніж у електронного;

Більш низька ціна.

Недоліки

Низький клас точності (2.0);

Зростання похибки при зниженні навантаження;

Порушення метрологічних характеристик при швидкозмінних навантаженні; трансформатор струм напруга лічильник

Слабкий захист від розкрадання електроенергії;

Підвищений власне споживання по колам струму і напруги;

Необхідність використання в точці обліку декількох лічильників з різних видів енергії.

Електронний лічильник

Переваги

Високий клас точності (до 0.2);

Високий клас точності зберігається в умовах низьких і швидкозмінних навантажень;

Можливість працювати за різними тарифами;

Можливість обліку різних видів енергії одним приладом;

Можливість вимірювань показників кількості і якості енергії та потужності;

Можливість тривалого зберігання даних обліку і доступу до них;

Можливість фіксації несанкціонованого доступу і випадків розкрадання електроенергії;

Можливість дистанційного знімання показників за різними цифровими інтерфейсами;

Можливість розрахунку втрат;

Можливість створення сучасних АСКОЕ (автоматичних систем обліку електроенергії);

Можливість обліку одним приладом різних видів енергії в двох напрямках

Недоліки

Електронні лічильники практично беззахисні від комутаційних і грозових перепадів напруги;

Електронні лічильники мають більш високу ціну;

Електронні лічильники менш ремонтоздатність.

Примітка: Звичайно, плюсів у електронних лічильників більше, ніж у індукційних, але чи потрібні Вам деякі з цих плюсів? Тому при виборі електричного лічильника необхідно аналізувати місце точки обліку (виробництво або побут), а так само всі чи характеристики лічильника Вам необхідні (висока точність, погрішність і т.д.).

Будова індукційного електролічильника

Вхід вихід



1- котушка напруги

2 - рахунковий механізм у вигляді черв'ячної передачі

3 - постійний магніт для створення гальмування (плавності) ходу диска

4 - струмова котушка (обмотка)

5 - алюмінієвий диск

МП1 - магнітний потік, який створюється струмом навантаження

МП2 - магнітний потік, який створюється струмом в котушці напруги

Міністерство освіти і науки

Херсонська обласна державна адміністрація

Професійно-технічне училище №27 м. Генічеська

Методична розробка

Тема уроку «Вимірювання параметрів електричних кіл з трансформаторами струму та напруги.»

Размещено на Allbest.ru

...