masurarea rezistentei infasurarilor in curent contiuu la transformatoarele electrice de forta

Laborator - Lucrarea 7 «Încercarea Echipamentelor Electrice»

Măsurarea rezistenţei înfăşurărilor în curent contiuu la transformatoarele electrice de forţă

Consideraţii generale Scopul probei Prin măsurarea rezistenţei ohmice se urmăreşte:

• determinarea rezistenţei reale a înfăşurărilor; • verificarea calităţii sudurilor sau lipiturilor făcute la

conductoarelor bobinelor; • controlul calităţii conexiunilor la comutatorul de reglaj şi la

bornele de racord (trecerile izolate), inclusiv verificarea concordanţei între poziţia comutatorului şi stabilirea corectă a contactului;

• depistarea eventualelor întreruperi în conductoarele bobinelor; • punerea în evidenţă a scurtcircuitelor nete între spire sau alte

defecte, care se reflectă sensibil în valoarea rezistenţei. Rezistenţa reală a înfăşurărilor trebuie determinată şi pentru recalcularea

corectă a pierderilor de scurtcircuit şi, de asemenea, pentru determinarea temperaturii înfăşurării prin metoda variaţiei rezistenţei cu temperatura.

Aparatura şi metodologia de măsură Măsurarea rezistenţelor ohmice a înfăşurărilor se execută prin metoda

voltmetrului şi ampermetrului, în curent continuu sau prin metoda punţii. Metoda căderii de tensiune (metoda voltmetru-ampermetru) Datorită simplităţii ei, această metodă este cea mai folosită. Ca principiu,

ea se bazează pe legea lui Ohm:

IUrx =

unde: U - reprezintă căderea de tensiune măsurată la bornele înfăşurării, în regim stabilizat; I - curentul prin înfăşurare, în regim stabilizat; rx - rezistenţa măsurată.

Energetică Industrială - 1451 b Creţu Nicu Cătălin - 1 -


Dezavantajul principal al acestei metode constă în faptul că citirea aparatelor nu se poate face decât după un anumit timp (ajungându-se la transformatoarele mari la peste 15 minute) de la aplicarea curentului continuu, adică după perioada tranzitorie iniţială.

Pentru a obţine un regim stabil de lucru, trebuie să se atingă domeniul saturaţiei miezului magnetic. De aceea, curentul continuu folosit la măsurare trebuie să fie ales, astfel încât fluxul creat de el să fie aproximativ cu 20% mai mare decât fluxul ce apare la tensiunea nominală în curent alternativ. Astfel:

22,11.... ⋅⋅≥

+= o

trafobat

cccc I

RRU

I

unde: Uc.c. - este tensiunea sursei de alimentare în curent continuu; Rbat. - este rezistenţa internă a bateriei; Rtrafo. - este rezistenţa ohmică a transformatorului; Io - reprezintă valoarea nominală a curentului de mers în gol. Când măsurarea durează mai mult de un minut, se va avea în vedere ca

valoarea curentului Ic.c. să nu depăşească 0,1·In pentru a se evita încălzirea sensibilă a înfăşurării.

Din relaţia de mai sus rezultă că scurtarea timpului de stabilizare a indicaţiilor aparatelor de măsură se poate obţine prin creşterea tensiunii Uc.c. (crescând apoi corespunzător rezistenţa exterioară a circuitului, pentru a limita valoarea curentului continuu).

În funcţie de mărimea rezistenţei de măsurat, metoda se foloseşte în două variante. Schemele de măsurare şi montaj sunt prezentate în fig. 1:

Fig. 1 Metoda amperimetru – voltmetru a) cazul măsurării rezistenţelor mici; b) cazul măsurării rezistenţelor mari.



în care: E - reprezintă sursa independentă de curent continuu - bateria de acumulatoare de mare capacitate, bine încărcată, cu posibilităţi de conectare în serie şi paralel a elementelor, în scopul obţinerii valorilor convenabile ale tensiunii şi curentului, necesare la măsurare; H - heblu tripolar pentru conectarea şi deconectarea sursei E, capabil să rupă curenţi până la 25 A; A - ampermetru de curent continuu, sistem magnetoelectric de clasă 0,2 sau 0,5, cu domeniul de măsură 0,15 - 30 A (de exemplu ampermetrul de fabricaţie IAEM Timişoara, tip C4, 0,015-30 A, cl. 0,2); V - voltmetru de curent continuu, de clasă 0,2 sau 0,5, cu domeniul de măsură 0,048 - 300 V (de exemplu milivoltmetrul de fabricaţie IAEM Timişoara, tip C4, cl. 0,2 - 600 V); R - reostat de reglaj cu cursor (valoarea rezistenţei reostatului se calculează se calculează în funcţie de Uc.c şi Ic.c.) sau o rezistenţă fixă. La folosirea cursorului se va avea în vedere posibilitatea de variaţie a

contactului alunecător şi, ca urmare, apariţia erorilor la măsurări; de aceea se preferă utilizarea unei rezistenţe de limitare, de valoare fixă.

B - buton de revenire, tip BF-6, 6A - 500V; H1 - heblu monopolar de scurtcircuitare a reostatului R. În cazul rezistenţelor de valoare mică (de ordinul ohmilor sau sub un

ohm), consumul voltmetrului devine neglijabil şi este mai exactă măsurarea prin conectarea voltmetrului direct la borne (aşa-numita schemă "aval" – Fig. 1.a.).

Ampermetrul măsoară atât curentul care trece prin înfăşurare, cât şi consumul voltmetrului.

Valoarea corectă a rezistenţei măsurate rx se obţine cu relaţia:

v

x

rUI

Ur−

=

în care: U - este tensiunea citită la voltmetrul conectat la borne; I - reprezintă curentul citit la ampermetru; Rv - reprezintă rezistenţa interioară a voltmetrului. În cazul rezistenţelor de valoarea mare (cazul rezistenţei înfăşurărilor de

înaltă tensiune a transformatoarelor cu puteri până la 160 kVA), consumul voltmetrului nu se mai poate neglija, în schimb devine neglijabilă rezistenţa ampermetrului şi conductorului de legătură dintre ampermetru şi borna înfăşurării faţă de rezistenţa măsurată. Deci, pentru rezistenţe mari, (aşa-numita schemă "amonte" – Fig. 1.b.). conduce la erori mici. Astfel, sunt necesare



corecţii către limita inferioară de măsurare a metodei (rezistenţe, în general, între 7-10 ohmi).

Rezistenţa rx corectată: )( CAx rr

IUr +−=

îa care: rA - reprezintă rezistenţa inferioară a ampermetrului; rC - reprezintă rezistenţa cablului dintre ampermetru şi borna înfăşurării; U, I - reprezintă tensiunea şi curentul măsurat. În cazul măsurării rezistenţei înfăşurărilor cu inductanţă mare (cazul

înfăşurărilor de înaltă tensiune) se poate realiza reducerea timpului de stabilizare a curentului în circuitul de măsură pe calea forţării temporare a curentului.

Iniţial se aplică înfăşurării o tensiune mai mare prin scurtcircuitarea rezistenţei R (cu heblul H1), căreia i se măreşte apoi treptat valoarea, iar către sfârşitul perioadei tranzitorii se introduce complet în circuit pentru limitarea curentului. Valoarea rezistenţei R se alege până la de câteva ori mai mare decât rezistenţa înfăşurării măsurate. Pe această perioadă voltmetrul rămâne deconectat. Voltmetrul V se va conecta în circuit numai după stabilizarea curentului, manifestată prin staţionarea acului indicator al ampermetrului pe o valoare fixă a curentului.

Metoda punţiiÎn funcţie de mărimea rezistenţei măsurate şi de precizia care se cere, se

foloseşte puntea simplă tip Wheastone sau puntea dublă Thomson. De regulă, metoda punţii se va utiliza numai pentru transformatoare cu inductanţă mai mică ( de mică şi joasă tensiune).

Puntea Wheastone se foloseşte numai la măsurarea rezistenţelor mari, peste 1Ω. Dezavantajul constă în aceea că la rezistenţa care se măsoară se adaugă rezistenţa conductoarelor de legătură a contactelor. De aceea, nu se recomandă utilizarea ei decât la probele de control al rezistenţelor de valori mari, menţionându-se tipurile de punţi sovietice tip R333 sau ZMB, întâlnite în exploatare.

Puntea Thomson este aparatul cu cea mai mare exactitate (eroare de circa ± 0,05%) pentru măsurarea rezistenţelor mici (până la 0,0001 Ω), care se întâlnesc la înfăşurările transformatoarelor de putere mare şi foarte mare şi cu tensiuni relativ joase.

În exploatare există diverse tipuri de fabricaţie străină mai veche. În prezent, I.N. Metrologie - Bucureşti fabrică puntea tip Bthi cu clasa de precizie 0,1 şi domeniul de măsură a rezistenţelor între 10-4 şi 103 Ω.



Condiţiile de execuţie a probelor Măsurarea rezistenţelor ohmice ale înfăşurărilor se recomandă să se

execute cu transformatorul la o temperatură stabilizată, după deconectarea tuturor legăturilor primare şi secundare.

La transformatoarele cu ulei se consideră că starea stabilizată se obţine dacă timp de patru ore consecutiv temperatura uleiului la partea superioară a transformatorului variază cu cel mult 1°C pe oră.

În acest scop temperatura se va măsura cu termometre montate în locaşele speciale de pe capacul transformatorului umplute cu ulei.

În cazul existenţei radiaţiilor anormale de căldură (de exemplu soare puternic pe timp de vară), se recomandă protecţia termometrului cu o acoperire termoizolantă.

În vederea uniformizării temperaturii straturilor superioare şi inferioare de ulei, precum şi a scurtării timpului de stabilizare se poate circula uleiul cu o pompă a sistemului de răcire.

La transformatoarele uscate, temperatura care se va măsura va fi media citirilor făcute cu cel puţin trei termometre plasate la suprafaţa înfăşurărilor.

În momentul stabilizării această temperatură trebuie să fie aproximativ egală cu cea a mediului ambiant.

Metoda căderii de tensiune (metoda voltmetru-ampermetru) Măsurarea cu precizie a rezistenţei înfăşurărilor în curent continuu prin

metoda voltmetru-ampermetru necesită respectarea următoarelor condiţii: • numărul de contacte în circuit trebuie să fie cât mai mic, iar cele fixe să

fie bine strânse; • conectarea milivoltmetrului pentru măsurarea căderii de tensiune se va

face cu conductoare (cordoane) etalonate de rezistenţă cât mai mică, circuitul de curent trebuie să fie separat de cel de tensiune şi realizat din cordoane etalonate, de secţiune corespunzătoare curentului de măsură, secţiunea se va calcula considerând densitatea de curent de 4 A/mm2;

• locul conectării milivoltmetrului la borna înfăşurării încercate se va alege în aşa fel, încât milivoltmetrul să nu măsoare şi căderea de tensiune în contactul dintre borne şi cablul circuitului de curent (căderea de tensiune în contacte devine comparabilă cu căderea de tensiune pe rezistenţele foarte mici ale înfăşurărilor de 0,003 - 0,004 Ω şi, deci, eroarea de măsurare poate fi foarte mare);

• sursa de curent continuu trebuie să fie o baterie de acumulatoare independentă de bateria staţiei, pentru a preântâmpina apariţia unor supratensiuni periculoase în circuitele alimentate de bateria staţiei în momentul apariţiei regimului tranzitoriu;



• pentru eliminarea erorilor, citirile aparatelor se vor face numai după ce indicaţiile lor s-au stabilizat, voltmetrul se va conecta în circuit numai după ce indicaţiile ampermetrului s-au stabilizat;

• pentru a nu deteriora voltmetrul sau milivoltmetrul din cauza tensiunilor induse, care apar la întreruperea circuitului de măsură, se va deconecta mai întâi voltmetrul şi apoi se va întrerupe circuitul de măsură;

• reostatele conectate în serie pentru reglarea curentului la valoarea dorită trebuie să asigure un contact sigur în momentul acţionării lor, pentru a nu întrerupe circuitul de curent;

• se recomandă să se evite reostatele şi să se folosească rezistenţe fixe (de exemplu, din Cr-Ni) de limitare a curentului;

• se recomandă ca aparatele de măsură să fie de sistem magnetoelectric, clasa de precizie 0,2;

• după executarea măsurării, aparatele scoase din circuit se comută pe treapta maximă la măsurare, iar reostatul de reglare a curentului pe poziţia de rezistenţă (curentul minim). Metoda punţii

• în cazul în care se utilizează ca indicator exterior de zero un galvanometru având o sensibilitate 1x10-6 A/diviziune, conectarea lui la punte se va face prin cablu ecranat;

• montarea galvanometrului exterior se va face pe un suport stabil, ferit de şocuri sau vibraţii mecanice, într-un loc neinfluenţat de câmpurile electrice şi magnetice exterioare;

• în cazul folosirii punţilor duble (Thomson) este înlăturată influenţa pe care ar putea-o avea rezistenţele de contact asupra valorii măsurate.

Interpretarea rezultatelor Rezistenţa înfăşurărilor transformatorului se măsoară între faze (între

bornele de linie), pe toate fazele şi pe toate prizele, cu excepţia transformatoarelor normale de distribuţie cu puteri sub 6,3 MVA şi Un < 24 kV, la care măsurarea se face numai pe priza nominală. În această prevedere nu se include transformatoarele de servicii interne din centrale. Se recomandă ca şi transformatoarele de distribuţie să fie măsurate pe toate prizele, înainte de PIF, după recepţia de la fabricant, în vederea verificării condiţiilor de transport. De asemenea, în atelierele speciale de reparaţii capitale sau intervenţii, care au necesitat decuvarea, se vor verifica măsurători de rezistenţe ohmice pe toate prizele transformatoarelor de distribuţie.

Dacă există borne de neutru sau sunt accesibile începutul şi sfârşitul înfăşurărilor, atunci, în loc de măsurarea rezistenţelor între bornele de linie, se vor măsura rezistenţele pe fază direct între bornele de linie şi neutru. Singura



condiţie, în acest ultim caz, este ca rezistenţa circuitului bornei neutrului să nu depăşească 2% din rezistenţa pe fază a înfăşurării.

Rezistenţa circuitului bornei neutrului se determină prin măsurarea suplimentară a uneia din rezistenţele între faze.

La transformatoarele complet montate, având înfăşurări conectate în triunghi sau stea cu neutrul inaccesibil, se măsoară direct rezistenţa între bornele de linie accesibile, iar rezistenţele pe fază se pot obţine cu ajutorul unor relaţii de calcul, şi anume:

• pentru conexiunea stea: ( )

( )

( )ABBCCAC

CAABBCB

BCCAABA

RRRR

RRRR

RRRR

−+⋅=

−+⋅=

−+⋅=

212121

în care RAB, RBC, RCA sunt rezistenţele măsurate între fazele A,B,C. În cazul în care nu apar abateri esenţiale (un ordin de mărime) între

rezistenţele măsurate între faze, se poate folosi relaţia simplificată:

CABCABfază RR ,,21⋅=

• pentru conexiunea în triunghi:

( )

( )

( )⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−+−

−+⋅⋅

⋅=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−−

+−⋅⋅

⋅=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++−−

++−⋅⋅

⋅=

CABCABCABCAB

BCABC

CABCABCABCAB

ABCAB

CABCABCABCAB

CABCA

RRRRRR

RRR

RRRRRR

RRR

RRRRRR

RRR

421

421

421

sau relaţia simplificată în ipoteza arătată la conexiunea stea:

CABCABfază RR ,,23⋅=

S-a arătat anterior că măsurarea rezistenţelor ohmice ale înfăşurărilor se face la o temperatură apropiată de cea a mediului ambiant (transformator în stare practic rece), ce se va nota în timpul măsurătorilor.

Pentru a fi comparabile, valorile rezistenţelor înfăşurărilor măsurate în exploatare la diverse temperaturi trebuie recalculate la temperatura de fabrică.

Astfel:

1

212 235

235ttRR tt +

+⋅=



în care: Rt2 - este rezistenţa Rt1, recalculată la temperatura t2, de fabrică; Rt1 - rezistenţa măsurată în exploatare; t2 - temperatura la care s-au măsurat rezistenţele în fabrică; t1 - temperatura din exploatare, cunoscută. Rezistenţele înfăşurărilor diferitelor faze pe acelaşi plot (priză) nu trebuie

să difere între ele sau faţă de datele din fabrică mai mult de 2%. Dacă la înfăşurările cu prize multe, variaţia rezistenţei măsurate nu

corespunde cu scoaterea sau cu introducerea procentului prescris de spire, înseamnă că prizele s-au legat greşit sau comutatorul de prize realizează un contact nesatisfăcător.

Ultima cauză, contact nesatisfăcător pe priza respectivă, se poate confirma prin refacerea de mai multe ori a măsurării pe poziţia dubioasă, cu schimbarea şi revenirea comutatorului pe această poziţie, ceea ce conduce la autocurăţirea de oxizi a contactului.

La un contact defectuos valoarea măsurată nu se va reproduce întocmai. Cauzele obţinerii unor diferenţe mari (peste 2-3%) între valorile măsurate

ale rezistenţelor pe fază sau între faze mai pot fi: • suduri sau lipituri necorespunzătoare ale conductoarelor; • contacte la comutator sau la trecerile izolate, incorect executate; • spire scurtcircuitate; • unul sau mai multe conductoare rupte de la bobinele executate cu

conductoare în paralel.

Măsurile specifice de protecţie a muncii Admiterea la lucru a echipei care execută măsurările se va face conform

normelor de protecţie a muncii în vigoare, în plus se vor respecta următoarele: • se interzice ca măsurile să se execute pe capacul transformatorului; • se vor lua măsuri suplimentare de consolidare a conductoarelor

care alimentează înfăşurarea; acestea se vor măsura în aşa fel, încât să se evite deschiderea accidentală a circuitului de curent;

• mutarea cordoanelor de măsură de la o înfăşurare la cealaltă se va face numai cu mănuşi de cauciuc pentru lucrul la ÎT;

• personalul care se urcă pe transformator, pentru executarea montajului, va folosi scări adecvate, cabluri de siguranţă şi căşti.



Procedeu experimental Să se determine rezistenţa înfăşurării pentru un transformator electric

trifazat cu următoarele caracteristici: Sn = 40 KVA Un = 20/0,4 KV Conexiunea Yzn5

][54

5,25014,32102025,125,1 3

sU

Ut

b

n =⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅⋅

=ω

- pentru înfăşurarea primară;

][08,15,25014,32

104,025,125,1 3

sU

Ut

b

n =⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅⋅

=ω

- pentru înfăşurarea secundară;

în care: t – timpul de aşteptare pentru apăsarea butonului brut; Un – tensiunea nominală a înfăşurării; Ub – tensiunea bateriei.

Puntea Wheastone − pentru înfăşurarea primară de Î.T. (rezistenţă mare peste 1[Ω])

baRR Whx ⋅=)( ; 1,0

000.10000.1

==ba ; a≠b

RAB = 2373 x 0,1=273,3 [Ω]; RBC = 2505 x 0,1=250,5 [Ω]; RCA = 2530 x 0,1=253,0 [Ω].

( ) ( ) [ ]

( ) ( ) [ ]

( ) ( ) [ ]Ω=−+⋅=−+⋅=

Ω=−+⋅=−+⋅=

Ω=−+⋅=−+⋅=

1,1153,2735,2500,25321

21

4,1350,2533,2735,25021

21

9,1375,2500,2533,27321

21

ABBCCAC

CAABBCB

BCCAABA

RRRR

RRRR

RRRR

Înf. Înf.

Galvanometru

X1000 X100 X10 X1 X0,1

a b RE I1 10.000 Th

1.000 Wh 0,001 0,01 0,1 1 10 100

U1 10 Wh Ω

brut fin

U2

I2

Sursă



Puntea Thomson − pentru înfăşurarea secundară de J.T. (rezistenţă mică sub 1 [Ω])

aRRR E

Thx ⋅=)( ; 0001,0000.101

==a

RE ; a=b Rna = 420 x 0,0001=0,040 [Ω]; Rnb = 421 x 0,0001=0,041 [Ω]; Rnc = 421 x 0,0001=0,041 [Ω].

Observaţii:

• din rezultatele obţinute reiese că în cazul înfăşurărilor primare diferenţele între rezistenţele de fază calculate sunt mai mari de 2÷3%

53,161009,137

1,1159,137=⋅

−=ε [%]

cauzele obţinerii acestor diferenţe mari (peste 2-3%) pot fi:

o suduri sau lipituri necorespunzătoare ale conductoarelor; o contacte la comutator sau la trecerile izolate, incorect executate; o spire scurtcircuitate; o unul sau mai multe conductoare rupte de la bobinele executate

cu conductoare în paralel. • în cazul înfăşurărilor secundare diferenţele între rezistenţele de fază

măsurate nu sunt mai mari de 2÷3%

44,2100041,0

040,0041,0=⋅

−=ε [%]

ceea ce indică că înfăşurarea secundară este în stare bun.


masurarea rezistentei infasurarilor in curent contiuu la transformatoarele electrice de forta

Documents