Методичка-Практические работы-ЭиРЭО

Лабораторная работа №1

Тема :  Исследование работы люминесцентных ламп с различными пускорегулирующими устройствами. Основные неисправности и их устранение

Цель занятия: Создать условия для исследования различных схем включения люминесцентных ламп

Краткие теоретические сведения

Как известно, для зажигания люминесцентных ламп использу­ется различная аппаратура: дроссели, компенсирующие конденса­торы для повышения коэффициента мощности и конденсаторы, бло­кирующие радиопомехи, накальные трансформаторы. Эти устройст­ва объединяются под общим названием «пускорегулирующие аппа­раты (ПРА)». По способу зажигания ПРА подразделяют на три груп­пы: стартерного (условное обозначение УБ), быстрого и мгновен­ного зажигания (условное обозначение всех схем бесстартерного за­жигания АБ). В помещениях промышленных предприятий особен­но широко применяются стартерные схемы включения как наибо­лее экономичные. Все ПРА имеют обозначения, состоящие из ряда цифр и букв, которые расшифровываются следующим образом:

— на первом месте стоит цифра, указывающая количество ламп, включающихся аппаратом;

— на втором месте — буквенное обозначение УБ, АБ или ДБ (дроссель балластный для ламп ДРЛ, ДРИ, НЛВД);

— на третьем месте —  буква, характеризующая сдвиг фаз потреб­ляемого аппарата тока (И—индуктивный, Е — емкостный, К — компенсированный);

— на четвертом — дробь, числитель которой — мощность и тип лампы, знаменатель — напряжение питающей сети;

буквенный индекс в конце маркировки дает дополнительную характеристику аппарата (Н — независимый, В — встроенный, П — с пониженным уровнем шума, ПП — с особо низким уровнем шума);

три цифры после буквенного обозначения указывают номера серии и модификацию аппарата;

в конце обозначения ПРА указывается климатическое исполне­ние, предназначенное для эксплуатации в районах с разными кли­матами (У — умеренным, ХЛ — холодным, ТБ — тропическим влажным, ТС — тропическим сухим, Т — как с сухим, так и с влажным тропическим, 

О — с любым на суше), и категория раз­мещения ( I — на открытом воздухе; 2—в помещениях, плохо изо­лированных от окружающего воздуха; 3 — в обычных естественных вентилируемых помещениях; 4 — в помещениях с искусственно ре­гулируемым климатом; 4,1—с кондиционированным воздухом; 4,2 — в лабораторных помещениях; 5 — в помещениях с повышен­ной влажностью.

Основные функции ПРА состоят в том, что аппараты должны обесточивать:

— зажигание ламп, заключающееся в пробое межэлектродного промежутка и формировании в нем разряда;

— разгорание ламп, т. е. установление в лампе рабочих характе­ристик после зажигания;

устойчивость режима работы лампы, определяемая наличием балласта.

Тип балласта зависит от вольт-амперной характеристики лам­пы. В сетях переменного тока используется индуктивный либо ем­костно-индуктивный балласт. Использование чисто активного балласта в сетях переменного тока неоправданно ввиду больших потерь мощности. Чисто емкостный балласт также не рекомендуется при­менять ввиду резкого снижения светового потока и срока службы лампы. Емкостно-индуктивный балласт практически по всем по­казателям уступает индуктивному и его использование оправданно (за исключением специальных случаев) лишь совместно с индуктивным в двухламповых схемах с расщепленной фазой для уменьше­ния пульсаций светового потока двухлампового светильника.

Кроме того, ПРА выполняют ряд дополнительных функций:

 1) компенсацию реактивной мощности, необходимую для обес­печения рациональной загрузки трансформаторных подстанций и осветительных распределительных сетей. Увеличение коэффициен­та мощности схем, работающих с индуктивным балластом, может быть достигнуто включением параллельно сетевым выводам компенси­рующего конденсатора -индивидуально для каждого ПРА (рис. 1, или общего для группы индуктивных комплектов ГЛ-ПРА. Компен­сация реактивной мощности в двухламповых комплектах (схемы с расщепленной фазой) достигается параллельным включением га­зоразрядной лампы (ГЛ) с индуктивным балластом и ГЛ с емкостно-индуктивным балластом (рис. 2).

    Необходимо помнить, что коэффициент мощности в компенсиро­ванных ПРА всегда принципиально меньше единицы из-за несинусоидальности формы тока ГЛ;

   2) подавление радиопомех, которые создаются при работе ком­плекта ГЛ-ПРА, достигается введением в ПРА специальных филь­тров. Источником радиопомех являются наружные электромагнитные ноля, создаваемые ГЛ и элементами контура, также распределительная сеть, в которую попадают высшие гармонические составляющие тока лампы. В качестве фильтров применяются, как правило, конденсаторы очень малой емкости (сотые; тысячные доли микрофарады), которые подключаются параллельно лампе или сетевым выводам ПРА (см. рис. 1);         

  3) снижение пульсаций светового потока лампы обычно осуще­ствляется в двухламповых схемах при использовании ПРА с рас­щепленной фазой. Однако при малых значениях коэффициента ис­пользования напряжения питающей сети m = Uл/U (Uл—номи­нальное напряжение лампы, В; U — напряжение сети, В), которое обычно колеблется в пределах 0,45—0,7, сдвиг фаз в параллельных ветвях схемы достигает почти 180° и пульсация не снижается. В этих случаях наиболее распространенным способом снижения пульсации является включение ламп на разные фазы питающей сети.

Методические указания

При ознакомлении с лабораторной установкой записать техни­ческие (паспортные) данные приборов, аппаратов и лампы. Сборка электрической схемы включения лампы и измерительных приборов производится согласно схеме (рис. 3). После сборки схемы правильность выполнения сборки дать проверить преподавателю до вклю­чения в сеть. В момент включения схемы необходимо быть очень внимательным при снятии пусковых характеристик, так как время пуска очень мало (несколько секунд).

Наименование прибора	Тип	Мощность,P, Вт	Напряжение, U. В	Ток, I, А
Каталожное	Испытательное	Каталожное	Испытательное

Таблица 2.  Исследуемые параметры

Все показания приборов для схем с компенсацией реактивной мощности и без компенсации реактивной мощности заносят в табл. 2.

Порядок выполнения работы

Собрать схему включения люминесцентной лампы с некомпен­сированным ПРА согласно рис. 3. а.

Включить автомат SF, предварительно убедившись, что ру­коятка автотрансформатора TV выведена до отказа. Загорание сиг­нальной лампы HL свидетельствует о наличии напряжения на схеме.

Рукояткой TV установить напряжение U ~ 220 В на вольтметре PV1.

Произвести необходимые измерения и занести их в табл. 2.

Собрать схему включения люминесцентной лампы с компен­сированным ПРА согласно рис. 37, б.

Повторить выполнение пунктов 2—4.

Сравнить результаты измерений для компенсированной и не­компенсированной схем в пусковом и установившемся режимах и сделать соответствующие выводы.

Составить отчет по работе.

Контрольные вопросы

1.    Что такое ПРА и для чего он предназначен?

2.    Из чего может состоять ПРА?

3.    В чем отличие компенсированного ПРА от некомпенсированного?

4.    В чем достоинства и недостатки стартерных схем?

5.    Чем объясняется преимущественное применение индуктивных ПРА?

Практическое занятие №1

Тема :  Изучение методов определения мест повреждения в кабельных линиях

Цель занятия: создать условия для  определения места повреждения в кабельных линиях различными методами

Краткие теоретические сведения

Выбору метода определения зоны повреждения кабелей предше­ствует выяснение характера повреждении, определяемых путем из­мерений мегаомметром на 1000 —2500 В.

При этом измеряют сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы относительно земли, сопротивление изоляции между каж­дой парой токоведущих жил, проверяют  целостность токоведущих жил. Для обнаружения обрыва жил испытание следует проводить с обоих концов, закорачивая все три фазы на конце, противополож­ном подключению мегаомметра.

При наличии короткого замыкания определяют переходное со­противление. Если оно в месте повреждения велико (более 5МОм), а кабель не выдержал испытания, то дня более точного определения места неисправности производят прожигание кабеля. Прожигание кабелей производят как на постоянном токе от специальных устано­вок. так и на переменном токе от трехфазных повышающих трансфор­маторов. Целью прожигания кабелей является создание переходно­го сопротивления определенного значения в месте повреждения ка­беля.

Выбор метода отыскания мест повреждения кабелей зависит от вида повреждения, пробивного напряжении в месте повреждения и переходного сопротивления. Отыскание места повреждения про­изводит обычно в два этапа. На первом этапе отыскивают зону по­вреждения. для чего применяют импульсный метод, метод колеба­тельного разряда, емкостный метод и метод петли. На втором этапе определяют точное место повреждения, для чего применяют метод накладной рамки, акустический и индукционный методы. Область применения различных методов приведена в табл. 4.3.

Метод колебательного разряда является одним из наиболее при­менимых методом при «заплывающих пробоях», которые часто наб­людаются в кабельных муфтах. Суть «заплывающего пробоя» за­ключается в том. что при имеющейся мощности выпрямительной установки при прожиге кабеля с увеличением его длины для заряда емкости кабели до напряжения пробоя потребуется большее вре­мя. В результате этого частота разряда уменьшается и место по­вреждения успевает «заплывать». Для определения места повреж­дения при большой длине кабеля необходимы выпрямительные установки большой мощности, которые и используются при исполь­зовании метода колебательного разряда. Суть метода заключается в измерении периода (полупериода) свободных колебаний, возникаю­щих в заряженной кабельной линии при пробое изоляции в месте

повреждения. При измерении на жилу кабели подается высокое напряжение, но не выше допустимого, отрицательной последовательности (рис. 1). В месте повреждения в момент пробоя напряже­ние падает до нуля, что соответствует моменту времени t₁ = l_x/v, где t₁ — вре­мя прохождения волны до места пов­реждения; l_x — расстояние от конца кабеля до места повреждении; v — ско­рость распространении волны, равная для силовых кабелей 160±1 м/мкc. За­тем потенциал жилы резко возрастает и возникает волна напряжения положи­тельной полярности, которая приходит к концу кабеля и, но меняя знака, возвращается к месту повреждения. В момент вре­мени t₂ = 2l_x/v волна достигает места пробоя, потенциал жилы вновь резко падает до нуля и волна уходит к концу линии с пере­меной знака. В момент времени t₃= 3l_x/v волна отрицательной полярности приходит к концу линии, возвращаясь к месту про­боя с тем же знаком. В момент t₄ = 4l_x/v волна приходит к месту повреждения и в момент пробои напряжения опять падает до нуля. На этом завершается полный период, за время которого волна 4 ра­за проходит расстояние от конца кабеля (места подключения кабе­ля к испытательной установке) до места повреждения. Поэтому

l_x = Tv/4 = 40 Т,

где Т — Период колебаний.

Для повышения точности обычно измеряют время первого полупериода, так как в связи с затухающим характером колебаний фор­ма назначение напряжения сильно искажаются на экране осцилло­графа. Шкала прибора проградуирована в километрах, измерение

Рис. 2. Схема включении прибора ЭМКС-58М:

1 — выпрямитель высокого напряжения-. 2 — зарядное сопротивление; 3 — делитель высокого напряжении.

времени (обычно полупериода /J производится по электросекундо­меру. Схема подключения прибора ЭМКС-58М, позволяющего опре­делять расстояния от 40 м до 10 км для кабелей до 10 кВ, изображе­на на рис. 49.

Индукционный метод применяют для отыскания мест пробои изоляции жил между собой или на землю, а также при обрыве ли­нии с одновременным пробоем изоляции жил между собой или на землю.

При пропускании по кабелю однофазного переменного тока вок­руг кабеля образуется магнитное поле, значение которого зависит от значения тока. Если в поле кабеля внести рамку (антенну) из проволоки, то изменяющееся поле будет наводить в ней ЭДС и при замыкании контура рамки в телефоне возникнет ток и появится зву­чание. Чем выше частота тока, тем отчетливее звук. Чтобы звучание от испытуемого кабеля отличалось от звучания других кабелей, по испытуемому кабелю с помощью генератора звуковой частоты про­пускают ток частотой 800—1200 Гц.

Отыскание мест повреждения по цепи жила — земля является особенно сложным из-за растекания тока в месте повреждения по оболочке кабеля в обе стороны на десятки метров. Поэтому практи­чески однофазные повреждения путем прожига переводят в двух­трехфазные и определяют повреждение по Дели жила — жила или искусственно создают цепь жила—оболочка кабеля, разземляя по­следнюю с двух сторон и подключая генератор к жиле и оболочке.

Наводимая в рамке ЭДС зависит от токораспределення в кабе­ле и взаимного пространственного положения рамки и кабеля. Зная характер распределения поля для данного токораспределения в ка­беле и при соответствующей ориентации рамки, по изменению силы звука в телефоне можно определить место повреждения.

Метод накладной рамки применяют для определения непосред­ственно на кабеле при открытой прокладке места короткого замыкания жила — жила или жила — оболочка. Сущность метода анало­гична индукционному. После подключения генератора на кабель накладывают рамку с телефоном и поворачивают вокруг оси. Если измерение производится до места поврежден и к, то за один поворот рамки будет прослушиваться .чин максимума и два минимума сигна­лов от ноля пары токов: жила — жили или жила оболочка. За местом повреждения поле создается одиночным током и в телефоне при повороте рамки будет слышен монотонный звук.

Импульсный метод применяют для определении зоны таких не­исправностей. как одно-, двух- или трехфазное короткое замыкание, замыкание жил на землю, обрыв жил.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с испытываемым кабелем и его техническими данными (марка, сечение, длина, номинальное напряжение).

2. С помощью мегаомметра определить характер неисправности кабели и найти поврежденные жилы.

3. Подготовить прибор Р5-5 к работе:

3.1.  Установить на передней панели ручку «РАЗВЕРТКА» в крайнее левое положение.

3.2 Установить на передней панели ручку «УСИЛЕНИЕ» в положение «1».

3.3 Установить ручку «ВЫХ. СОПРОТ.» в пределах зеле­ного сектора.

3.4. Установить ручку на задней панели «ОБЩИЙ —« РАЗДЕЛЬНЫЙ» в положение «ОБЩИЙ».

3.5. Установить ручку на задней панели «КОНТРОЛЬ — РАБОТА» в положение «РАБОТА».

3.6. Заземлить прибор, подключить кабель питания к пита­ющей сети, включить тумблер «Сеть». При этом загорит­ся индикаторная лампочка и через 0,5—2 мин на экране ЭЛТ появится линия развертки.

3.7. Ручками «ЯРКОСТЬ». «ФОКУС» отрегулировать яр­кость, фокусировку и положение луча на экране ЭЛТ. Положение линии развертки должно быть на середине экрана. Начало луча должно совпадать с левым краем экрана.

3.8.  Включить тумблер «МЕТКИ». При этом на линии paзвертки должны появиться масштабные метки. Устано­вить «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» и «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧ­НО» в положение «0». При этом зондирующий импульс своим передним фронтом должен совпадать с фронтом первой видимой метки на экране ЭЛТ. При несовпаде­нии подрегулировать резисторы «КОРРЕКТИРОВКА НУЛЯ» на всех диапазонах.

3.9 Тумблер «КОНТРОЛЬ — РАБОТА» переключить в по­ложение «КОНТРОЛЬ», «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» в положение «I», при этом передний фронт зондирующе­го импульса должен совпадать с первой видимой мет кой. При несовпадении — подрегулировать резисторы «КОРРЕКТИРОВКА ЕДИНИЦЫ» на всех диапазо­нах.

3.10. Установить ручку «ДИАПАЗОНЫ» и положение «I» (при длине линии до 15 км), «II» (до 60 км), «III» (до 300 км).

3.11.  Установить ручку «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА» на метку «0, 1—0,3» или «1» (при длине линии до 15 км), «I» или «8» (до 60 км), «8» или «15» (до 300 км).

3.12. Установить ручку «ВЫХ. СОПРОТ» на значение волнового сопротивления линии по цветам секторов. Коричневому сектору соответствует выходное сопро­тивление от 30 до 100 Ом, зеленому — от 100 до 500 Ом. синему — от 500 до 1600 Ом. Значения скорости распро­странения импульса и волнового сопротивления приведе­ны в табл. 4.2,

3.13.Установить ручку «РАЗВЕРТКА» в крайнее кривое положение.

3.14.Установить ручку «УСИЛЕНИЕ» в положение «2». «3» или «4» (для установления нижней граничной частоты пропускания усилителя соответственно 2; 20 и 50 кГц). Ручкой «ПЛАВНО» произвести увеличение или уменьшение усиления усилителя. Для проведения рабо­ты ручка «УСИЛЕНИЕ» остается в положении «I».

3.15. Тумблер «ОБЩИЙ — РАЗДЕЛЬНЫЙ» установить в положение «ОБЩИЙ».

3.16. Тумблер «СИММЕТР. — НЕСИММЕТР.» установить в положение «СИММЕТР.».

3.17. Подключить высокочастотный соединительный кабель к гнезду «ВЫХОД» прибора и к измеряемой линии. Зажим, соответствующий выводу оболочки соединительного ка­беля, присоединяется в заземленной жиле или оболочке линии. Зажим, соответствующий выводу средней жилы, подсоединяется к незаземленной жиле.

4. Работа и измерения.

4.1 Отыскать всплеск на импульсной характеристике линии, соответствующей отражению сигнала от неоднородно­сти (места предполагаемого повреждения) линии. Уста­новить характер повреждения (рис. 49).

Ручками «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» и «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» произвести совмещение начала фронта найден­ного всплеска импульсной характеристики с фронтом первой метки на экране ЭЛТ (рис. 50). при этом ручку «РАЗВЕРТКА» установить в крайнее левое положение.

Рис. 50. Изображение на экране прибора Р5-8:

а — проверка совпадения зондирующего импульса I с нулевой масштабной меткой 3;

б – совмещение отраженного импульса с нулевой масштабной меткой

По показаниям ручек «ДИАПАЗОНЫ». «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» и «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» произве­сти отсчет времени пробега зондирующего импуль­са от места подключения прибора к линии до места по­вреждения и обратно но формуле

Т_факт=Т_диап(n_грубо+ n_точно) мкс,

где Т_диап, -масштаб диапазона, равный 10.40, 160мке на 1, II, III — диапазонах соответственно; n_грубо<,—пока­зание шкалы «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО», n_точно — пока­зание шкалы «.МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО».

4.4. Определить расстояние до места повреждения но

формуле L_x =  υ Т_факт

где L_x — расстояние до места повреждения, м; v — скорость распространении импульсов в линии дан­ного типа (см. табл. 4.4), м/мкс.

Пример расчета:

«ДИАПАЗОНЫ»— 10 (на диапазоне I)

«МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» — 4

«МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» — 0,3 —160 м/мкс

Т_факт  = 10(4 + 0.3) = 43 мкс = 0.5*43*160 = 3440 м.

Тип линии	Скорость распространения импульсного сигнала, м/мкс	Волновое сопротивление,  Ом
Воздушные линии электропередачи 35-110-220 кВ	295	350-500
Воздушные линии связи, бронзометалл	286	540-500
То же, стальСиловые кабели 6-10-35-110 кВ	230160±1	1400-150035

4.5. Если линия протяженная, а прибор укачал место по­вреждения в ее конце, то для увеличения точности сле­дует произвести измерения с другого конца.

5. 5. Составить отчет о работе.

Контрольные допросы

1. В чем сущность метода отыскания мест неисправностей и кабельных линиях?
2. Какова область применения методов?
3. Какие методы применяются для определения зон повреждений, а ка­кие, для определения точного места неисправностей?