Тема: Измерение межвитковой емкости трансформатора.
Опции темы
Измерение межвитковой емкости трансформатора.
Доброго времени суток. Есть статья Хагермана о снабберах. Решил рассчитать снабберы по науке. Индуктивность с закороченной первичкой получилась порядка 3 мГн (транс большой для УМ габариткой 685 Вт с индукцией 1 Тл).
Попробовал измерить межвитковую емкость с помощью генератора.
Частота получилась 2,8 кГц. Начал считать по формуле F = 1/2*Pi*(LC) 0.5 . Но результат получился весьма странный — порядка 1 мкФ.
Собственно где собака зарыта?
Последний раз редактировалось pryanic; 25.12.2014 в 18:30 .
Re: Измерение межвитковой емкости трансформатора.
А чего странный? 1 мкФ, т.к. трансформатор 50 Гц, а не 50 кГц.
Re: Измерение межвитковой емкости трансформатора.
В методической ошибке измерений. Ls вторички не имеет магнитной связи с первичкой, и на ее свойства закороченность первички никак не влияет, и ее проявление должно быть явно выше нескольких кГц.
Напишем сценарий для сериала «приключения трансформеров»
На кастинг попадает первый герой — трансформер из преда Ода-102, приступаем к обмерам. Выход функциональника нагружен на 100 Ом, для уменьшения влияния импеданса нагрузки. Измерительный резистор — 680 Ом, последовательно с ним вторичка транса. Осциллографом снимаем амплитуду и фазу. В полосе 100Гц — 1МГц.
Из картинки очевидна рулезность графика фазы — во всех экстремумах амплитуды фаза проходит через 0. А переход через ноль измерить намного проще, нежели малое приращение амплитуды. Второй рулез, видно в каком диапазоне часотот импеданс обмотки транса является индуктвным, в какой емкостным.
Список характерных точек
1202 0.212 -13.453 0.3
1222 0.212 -13.478 -0.3
25202 0.011 -39.088 -0.8
25402 0.011 -39.072 2.2
236002 0.189 -14.482 0.3
238002 0.188 -14.504 -0.3
Резонас между индуктивностью первички и ее межвитковой емкостью на частоте 1210Гц.
Резонас между Ls вторички и ее межвитковой емкостью — 237 кГц.
Что происходит на 25 кГц, скорей всего резонанс между Ls вторички и приведенной межвитковолй емкости первички к вторичной обмотке.
Замкнем первичку и повторим замеры. Но уже с 10кГц.
236200 0.187 -14.544 0.2
238200 0.188 -14.523 -0.3
Частота резонанса Ls не изменилась.
Делаем выводы, что любые фильтры в цепи первички, демпфирование сетью и тд на звон вторички не влияют.
ТТХ трансформера в следующей серии
Re: Измерение межвитковой емкости трансформатора.
Т.е. осциллограф наличествует!
Так стоит-ли мучить себя сомнительного качества расчетами, когда эффект можно измерить непосредственно? :
Вводная:
В момент закрытии диодов выпрямительного моста, запасенному в индуктивности рассеяния трансформатора току некуда больше течь, цепь разомкнута. Но и просто так исчезнуть это ток не может, ему нужно куда-то деваться. Практически, запасенный ток тратится на заряд емкости запертого диода (ну и емкость вторички туда-же, впараллель ему). Получаем колебательный контур, энергия которого тратится на излучение электромагнитных помех и тепло.
Помехи — зло. От них нужно избавляться. Раз уж имеется колебательный контур, само собой напрашивается его шунтирование резистором. Сложность в том, что через этот резистор течет не только ток помех (высокочастотный), но и сетевые 50 Гц (что никому не нужно).
Опять таки, рассуждая логически, разумно поставить последовательно с резистором конденсатор, который бы имел большой импеданс на 50 Гц и малый на ВЧ. Например, что-то вроде 0.1 мкФ (
Конструкция вырисовалась — последовательная RC цепь параллельно вторичной обмотке:
Осталось прикинуть номиналы. Фактически, речь идет о выборе резистора R1.
Если на пальцах, можно рассмотреть три случая:
1. R1 очень большой. Фактически это означает, что через снаббер ток не идет, его как бы вообще и нет. Имеем ВЧ резонанс индуктивность рассеяния трансформатора — емкость диода.
Геометрически резонансный ток протекает по контуру трансформатор — провода — выпрямительный мост. Это довольно большой антенный контур, частота высокая — все условия для излучения помех в пространство. Подобного хотелось бы избежать.
2. R1 = 0. После закрытия диодов индуктивный ток заряжает не только емкость диодов, но и конденсатор «снаббера». Причем, если исходить из условия «емкость конденсатора снаббера гораздо больше суммарной емкости диодов и вторички«, резонансный ток ходит в основном по контуру трансформатор-снаббер.
Итак, емкость больше, значит частота колебаний меньше. Если смонтировать снаббер поближе к трансу, получаем меньший антенный контур, в сочетании с более низкой частотой колебаний — в таких условиях излучается меньше помех чем без снаббера.
3. R1 — «некий оптимум». Основная мысль — все должно быть похоже на случай «2», но добротность контура должна быть относительно невысокой, чтоб запасенная в колебательном контуре энергия быстро переходила в тепло на резисторе.
Если действовать по принципу «кашу маслом не испортишь» и сделать добротность не «невысокой», а малой, снова получим очень неприятный случай «1».
Практический аспект.
а) Берем какую-нибудь катушку (ваиант — «рамку» несколько-много витков провода на диаметра в несколько сантиметров), подключаем ее к осциллографу и подносим к трансу с выпрямителем-емкостью под нагрузкой.
б) Резистор в снаббер не запаиваем. Крутим рамку возле транса, находим такое положение, в котором на рамку дважды за период отчетливо наводится «звон». Примерно запоминаем как выглядит картинка.
в) Вместо резистора в снаббер запаиваем перемычку (или совсем малоомный резистор, скажем до 10-Ом). Смотрим как изменился «звон». Частота колебаний должна стать меньше (хотя-бы раза в три, если нет — увеличить емкость в снаббере).
г) Исходя из емкости снаббера (можно и с диодами-вторичками, эта компонента оценивается по изменению частоты звона в «б» и «в», но можно и забить) и из частоты колебаний можно прикинуть фактическую индуктивность рассеяния трансформатора, и рассчитать резистор так, чтоб результирующая добротность была чуть меньше единицы, скажем 0.7-0.9.
г*) Если считать лень, можно просто увеличивать резистора в снаббере до тех пор, пока «звон» не будет иметь вида всплеска с одним-двумя переколебаниями.
Картинка внизу показывает, как это может выглядеть в конкретном случае для разных значений резистора снаббера R1.
Красное — «колебательная» составляющая тока через трансформатор (совместно работают и снаббер и емкость диода/вторички). На таком графике плохо заметны ВЧ «иголки»/»звон» которые происходят в контуре не включающем в себя снаббер,
потому они показаны отдельно — синее — «звон» только через емкость диода/вторички:
Понятно, что хотя амплитуда тока через диод и меньше, но частота выше, потому даже небольшая амплитуда таких колебаний — это плохо.
Потому «красивый» апериодический процесс при R1 = 300 Ом (центральная пара), хотя и может показаться предпочтительным, на самом деле дает «иголку» на диоде, и оптимальным быть не может. В этом смысле, стоит выбрать резистор поменьше, скажем на 100 Ом.
—————-
Это довольно типичный случай, но бывает по-разному. Иногда не получается рассмотреть ВЧ колебания (без резистора в снаббере), иногда и колебания с закороченным резистором не видны (хорошие маломощные трансы). Но так или иначе, в данном ключе со снабберами вполне можно повозиться.
П.С. Поскольку от дома оторван, фоток пока не будет. В принципе, там все более-менее понятно, только стоит учитывать, что от ориентации рамки в пространстве осциллограммы зависят довольно сильно, впрочем обычно это не сильно мешает.
Ну и в любительской практике всякое лыко в строку . Можно попробовать и без осциллографа, попытаться посмотреть обычной звуковухой. У снаббера с закороченным резистором частота «звона» обычно не очень высока, шансы есть.
Источник
Методика испытания и измерения силовых трансформаторов
I. Общая часть.
1. Цель работы.
Целью проведения пуско-наладочных работ на силовых трансформаторах является проверка возможности включения трансформаторов в работу без предварительной ревизии и сушки, а также соответствия их характеристик данным заводов-изготовителей.
2. Техника безопасности.
Испытания и измерения силовых трансформаторов может производить бригада в составе не менее 2 человек из лиц ЭТЛ. Производитель работ при высоковольтных испытаниях должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, а остальные не ниже III группы. Работы проводятся по наряду с применением защитных средств.
Все выводы трансформатора на время производства работ должны быть закорочены и заземлены. Снимать закоротки и заземление допускается только на время испытаний.
3. Техническая оснащенность.
3.1. Средства защиты:
— диэлектрические боты или коврик;
3.2. Приборы:
— мегаомметр электронный Ф 4102/2-М;
— мост постоянного тока Р 333;
— испытательная установка АИД-70;
II. Испытания и измерения.
1. Замеры изоляционных характеристик.
Перед началом испытаний необходимо провести внешний осмотр трансформатора, проверить исправность бака и радиаторов, состояние изоляторов, уровень масла, целостность маслоуказательного стекла, заземление трансформатора.
Замеры изоляционных характеристик допускается измерять не ранее чем через 12 ч. после окончания заливки трансформатора маслом. Характеристики изоляции измеряются при температуре изоляции не ниже 10 °С у трансформаторов напряжением до 150 кВ, мощностью до 80 МВА.
1.1. Сопротивление изоляции.
Характеристики изоляции измеряются по схемам и в последовательности, указанным ниже:
При измерении все выводы обмоток одного напряжения соединяют вместе, остальные обмотки и бак трансформатора должны быть заземлены.
В начале измеряют R60 и R15, а затем остальные характеристики трансформатора. Сопротивление изоляции трансформатора измеряют по приведенным ниже схемам мегаомметром на 2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм.
Перед началом измерения все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 минут, а между отдельными измерениями не менее чем на 2 минуты.
Для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, мощностью до 10 МВА сопротивление изоляции обмоток должно быть не ниже следующих значений:
Температура обмотки, °С 10 20 30 40 50 60 70
R60 // , МОм 450 300 200 130 90 60 40
Сопротивление изоляции сухих трансформаторов при температуре обмоток 20-30 °С должно быть для трансформаторов с номинальным напряжением:
До 1 кВ включительно – не менее 100 МОм;
Более 1 кВ до 6 кВ включительно – не менее 300 МОм;
Более 6 кВ – не менее 500 МОм.
Измерения производятся по схеме, представленной на рис. 1, при соблюдении всех требований техники безопасности, причем рабочая зона должна быть ограждена и вывешены плакаты «СТОЙ, НАПРЯЖЕНИЕ».
Измерение сопротивления изоляции доступных стяжных шпилек, бандажей и прессующих колей относительно активной стали и ярмовых балок, а также ярмовых балок относительно обмоток и магнитопровода.
Производится в случае осмотра активной части трансформатора. Используются мегаомметры на напряжение 1000-2500 В.
Измеренные значения должны быть не менее 0,5 МОм.
1.2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (см. методику).
Тангенс угла диэлектрических потерь (tg d) в изоляции и емкости обмоток производят при помощи мостов переменного тока (Р-5026) по перевернутой схеме при напряжении 10 кВ. Испытательное напряжение не должно превышать 60 % номинального напряжения испытуемой обмотки (см. методику замера tg d). Схемы и условия измерения диэлектрических потерь в изоляции силового трансформатора те же, что и при измерении сопротивления изоляции. При сравнении измеренных значений с заводскими учитываются температуры, при которых производились измерения. Зависимость поправочного коэффициента от разности температур приведена ниже. Приведенное к заводской температуре значение tg d, измеренное при монтаже, не должно превышать заводских данных более чем на 30 %. Значения tg d изоляции, равные или меньше 1 % (после приведения к заводской температуре), с паспортными данными не сравниваются и считаются удовлетворительными.
2. Испытание обмоток трансформатора.
Повышенным напряжением переменного тока от постороннего источника производится вместе с вводами (рис. 2). Испытательное напряжение зависит от класса изоляции обмотки:
обмотки, кВ до 3 3 6 10 15 20 24 27 35
кВ, обмоток трансформатора
с изоляцией: нормальной 4,5 16 23 32 41 50 59 63 77
сухие трансформаторы 2,7 9 15 22 28 — — — —
Время испытания составляет 1 мин. При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов, автотрансформаторов, масляных и дугогасящих реакторов с нормальной изоляцией не проводится. В эксплуатации для обмоток 35 кВ и ниже испытание напряжением переменного тока может быть заменено испытанием выпрямленным напряжением с измерением тока утечки. Выпрямленное испытательное напряжение принимается равным амплитудному значению испытательного напряжения промышленной частоты.
3. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.
Измерение производится на всех ответвлениях обмоток, если в паспорте трансформатора нет других указаний.
Измеряются, как правило, линейные сопротивления, при наличии нулевого вывода измеряют также одно из фазных сопротивлений.
Сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковой температуре, не должны отличаться более чем на 2%. Кроме того, должна соблюдаться одинаковая для всех фаз и соответствующая положениям переключателя закономерность изменения сопротивления постоянному току в различных положениях переключателя. Если из-за конструктивных особенностей трансформатора это расхождение может быть большим, и об этом указано в заводской технической документации, следует руководствоваться нормой на допустимое расхождение, приведенное в паспорте трансформатора.
Перед измерением сопротивления обмоток трансформаторов, снабженных устройствами регулирования напряжения, следует произвести не менее трех полных циклов переключения.
4. Коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации силовых трансформаторов определяют для проверки соответствия паспортным данным и правильности подсоединения ответвлений обмоток к переключателям.
Определение коэффициента производится методом «двух вольтметров». По этому методу к одной из обмоток трансформатора подводится напряжение, и двумя вольтметрами одновременно измеряется подводимое напряжение и напряжение на другой обмотке трансформатора. Подводимое напряжение не должно превышать номинальное и в тоже время должно составлять не менее 1% номинального напряжения.
Испытания трехфазных трансформаторов допустимо производить при трехфазном и однофазном возбуждении. При этом измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах обеих обмоток.
Коэффициент трансформации находят для всех ответвлений обмоток и всех фаз, и не должен отличаться более чем на 2 % от значений, указанных в паспорте трансформатора для каждого положения переключателя.
При испытаниях трехобмоточных трансформаторов достаточно определить коэффициент трансформации для двух пар обмоток.
Работа производится при строгом соблюдении всех требований правил техники безопасности, при этом подача напряжения производится на обмотку высокого напряжения, после подключения измерительных приборов.
5. Измерение потерь холостого хода.
Опыт холостого хода проводят для измерения тока и потерь холостого хода.
Измерение производится у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более, при напряжении, подводимом к обмотке низшего напряжения, равном указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте). У трехфазных трансформаторов потери холостого хода измеряются при однофазном возбуждении по схемам, применяемым на заводе-изготовителе.
В трехфазных трансформаторах токи холостого хода различных фаз за счет различной длины пути потока каждой фазы несколько различаются. Ток средней фазы обычно на 20-35 % меньше тока крайних фаз.
У трехфазных трансформаторов соотношение потерь в разных фазах не должно отличаться от соотношений, приведенных в протоколе заводских испытаний (паспорте), более чем на 5 %.
У однофазных трансформаторов отличие измеренных значений не должно превышать 10 %.
Ток холостого хода трехфазного трансформатора Iх определяется как среднеарифметическое токов трех фаз и выражается в процентах номинального тока Iном.
6. Проверка группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов.
Проверка проводится при отсутствии паспортных данных методом двух вольтметров, либо методом импульсов постоянного тока, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности имеющихся данных.
Группа соединений должна соответствовать указанным в паспорте трансформатора, а полярность выводов –обозначениям на крышке трансформатора.
7. Проверка работы переключающего устройства.
Снятие круговой диаграммы производится на всех положениях переключателя. Диаграмма не должна отличаться от диаграммы завода-изготовителя. Проверку срабатывания устройства следует производить согласно заводским инструкциям.
8. Проверка системы охлаждения.
Режим работы охлаждающих устройств должен соответствовать заводской инструкции.
9. Фазировка трансформатора.
Должно иметь место совпадение по фазам.
10. Испытания трансформаторного масла.
Испытания трансформаторного масла перед вводом в эксплуатацию трансформаторов производится в соответствии с табл. 25.2 п. 1-7 «Объемов и норм». По решению руководителя предприятия испытания масла по пп. 1, 6,7 табл. 25.2 могут не производится.
У трансформаторов всех напряжений масло из бака РПН испытывается в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. У трансформаторов напряжения 35 кВ включительно масло испытывается на пробой в течение первого месяца эксплуатации 3 раза. Масло из трансформаторов мощностью до 630 кВА включительно, установленных в эл. сетях, допускается не испытывать.
Испытания трансформаторного масла проводятся Заказчиком в специализированной лаборатории, имеющей право на испытание масла.
11. Испытания вводов.
Испытания вводов проводятся в соответствии с методикой испытания вводов.
12. Испытание встроенных трансформаторов тока.
Испытание встроенных трансформаторов тока проводятся в соответствии с методикой испытания измерительных трансформаторов.
13. Испытание включением толчком на номинальное напряжение.
В процессе 3-5 кратного включения трансформатора на номинальное напряжение не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора.
Результаты заносятся в протокол.
НТД и техническая литература:
- Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.
- ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.
- Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание
- Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и дополнениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.
- Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.
- Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. — М.: ОРГРЭС, 1997.
Источник
