MIER_WN1 POPR.DOC

(60 KB) Pobierz
Podstawowe metale przewodzące

Podstawowe pojęcia

Wyładowanie zupełne - całkowite zwarcie elektrod poprzez wyładowanie elektryczne z obniżeniem napięcia praktycznie do zera.

Wyładowanie niezupełne - występuje w części obszaru izolacyjnego między elektrodami. Nie powoduje całkowitego zwarcia. Natomiast erozyjne działanie powoduje stopniowe niszczenie prowadzące do przebicia zupełnego.

Przebicie elektryczne - wyładowanie zupełne przebiegające całkowicie lub częściowo w izolacji stałej. Powoduje trwały spadek wytrzymałości elektrycznej.

Przeskok - wyładowanie zupełne w izolacji gazowej lub ciekłej. Jest pojęciem podrzędnym w stosunku do pojęcia przebicia.

Przeskok powierzchniowy - wyładowanie zupełne występujące wzdłuż pow. dielektryka stałego w ośrodku gazowym lub ciekłym.

Źródła napięć probierczych przemiennych

Napięcie powinno charakteryzować się :

- częstotliwość ( 45 ¸ 65 ) Hz

- wartość skuteczna

- wartość maksymalna

Zakres pracy urządzeń probierczych od 1 kV do kilku megawoltów. Moce urządzeń od kilku kVA do MVA.

Urządzenia dzielimy na :

a) urządzenia o charakterze pojemnościowym    b) o ch-rze indukcyjnym         c) o ch-rze rezystancyjnym

    - kable                                                                  - transformatory                - urządzenia w których występuje ulot

    - kondensatory                                                    - cewki                              - urządz. w któr. wystę. próby zabrudzeniowe

    - przekładniki                                                      - dławiki                            - urządz. w kt. wyst. próby pod deszczem

   - izolatory

Parametry opisujące transformator  probierczy : Sn = 600 kVA ; In = 1.5 A ( max. do 5 A ) ; Un = 400 kV.

 

Części składowe układu do prób napięć probierczych :

a) źródło zasilania

- nn

SN < 6 kV Sieć musi być siecią sztywną ( stałe nap. zasilające i częstotliwość )

- silnik trójfazowy + prądnica jednofazowa

b) urządzenia regulacyjne ( podnoszenie i obniżanie nap. regulowanego )

- autotransformator o styku ruchomym przeskakującym ze zwoju na zwój -moce do 100 kVA

- autotransformator ze stykiem ślizgającym się po uzwojeniu - moce do kilkuset kVA

- transformator regulacyjny z przesuwanym rdzeniem - moce do kilku MVA

Urządzenie regulacyjne powinno zapewniać płynną regulację , bez gwałtownych skoków napięcia.

c) transformator probierczy ( pojedynczy lub zespół ułożony w kaskadę )

Jest to typowy układ jednostopniowy.

 

TP - transformator probierczy

Urządzenia wysokonapięciowe muszą mieć bardzo

dobrą izolację.

Stosuje się transformatory probiercze z dzielonym

uzwojeniem.

 

Uzwojenie kompensujące wyrównuje amperozwoje w

obu kolumnach : są one nierówne bo w lewej kolumnie

są 1/2 GN i DN a w drugiej 1/2 GN. Gdyby nie było

uzwojenia kompensującego to napięcie na wyjściu

byłoby odkształcone ( wielowierzchołkowe ).

Na rdzeniu występuje 1/2 GN dlatego rdzeń musi

być odizolowany ( izolatory wsporcze 2m )

 

Tego typu konstrukcje wykorzystuje się na napięcia

do 600 kV.

 

Układ szeregowy transformatorów probierczych

 

- układ musi być we wnętrzu

- jest bardzo kosztowny

- mamy tutaj pełne wykorzystanie

zainstalowanej mocy.

 

Układ kaskadowy

Ma mniejsze wymiary, ale jest gorszy współczynnik wykorzystania mocy poszczególnych transformatorów.

                                  gdzie n - liczba stopni kaskady

d) urządzenia dodatkowe zespołu probierczego :

- pulpit sterujący na którym znajduje się zespół mierników

- dzielnik napięcia ( pojemnościowy )

- zespół automatyki zabezpieczającej

- zespół blokad drzwiowych

- szeregowy opornik wodny ( włączony pomiędzy

wyjście z transformatora a badane urządzenie.                                                                                       

 

                                                                                                                                                            Rt - kilka, kilkanaście kW

 

Źródła napięć stałych

Wysokie napięcia stałe są stosowane m.in. do prób wysokonapięciowych układów izolacyjnych o dużej pojemności

( np. kabli i kondensatorów ), do badania wyładowań niezupełnych i do zasilania generatorów impulsowych.

Parametry

- biegunowość ( + lub - )

- wartość średnia za okres pulsacji

- wartość maksymalna - najwyższa wartość chwilowa napięcia w czasie jednego okresu pulsacji

- wartość minimalna

- amplituda pulsacji   dU = 0.5 ( Umax - Umin )

- współczynnik pulsacji   dU/ U   ( wartości 3 ¸ 5% )

 

 

Najprostszy układ

 

 

                                                                                                     TP - transformator probierczy

Rodzaje prostowników:

a) prostowniki lampowe - kenotrony - lampa próżniowa dwuelektrodowa zbudowana na napięcie zwrotne ( wsteczne ) 100 kV lub 500 kV. Prąd przewodzenia takiego kenotronu - kilkaset mA.

 

 

Elektrony wypływające z katody przebywają drogę do anody.

Zalety - ma duże napięcie zwrotne ( dlatego jest taka duża ) i ma w miarę duży prąd przewodzenia

Wady - silnie nagrzewa się anoda ( możliwe nawet stopienie) i emisja promieniowania rentgenowskiego przez elektrony hamowane na anodzie. Wadą są też duże wymiary takiego urządzenia, wrażliwe na wstrząsy i uderzenia, istnieje konieczność stosowania specjalnych konstrukcji transformatora.

- gazotrony - lampy gazowe z parami rtęci lub gazami szlachetnymi pod ciśnieniem 0.15 Pa. Elektrony z katody zapoczątkowują proces jonizacji zderzeniowej w gazie i powstaje wyładowanie łukowe i gazotron przewodzi prąd.

Zalety - przewodzenie prądów do kilku A, mała rezystancja w kierunku przewodzenia

Wady - małe napięcie zwrotne ( 40 kV ), w wykonaniach specjalnych do 200 kV. Wrażliwe na temp. przewodzenia ( przy niskiej temperaturze jest utrudniony zapłon ) i utrudniony ponowny zapłon po wyłączeniu zasilania.

b) prostowniki półprzewodnikowe

selenowe       Se ( napięcie zwrotne 30 ¸ 50 V )

germanowe   Ge ( napięcie zwrotne 150 ¸ 300 V )

krzemowe     Si ( napięcie zwrotne 1000 ¸ 3000 V ) - znalazły największe zastosowanie w techn. wysokonapięciowej

Zwykle prostowniki są łączone w wieloelementowe układy szeregowo - równoległe ( powstaje problem wysterowania rozkładu napięcia, co wymaga zastos. równoległych rezystorów i problem zabezpieczenia przed przeciążeniami , co z kolei wymaga zastosowania szeregowych rezystorów.

Zalety - prostota konstrukcji, brak żarzenia, brak promieniowania

Wady - duża wrażliwość na przeciążenia

c) prostowniki mechaniczne np. maszyna synchroniczna cyklicznie załączała klucz i

d) prostowniki rtęciowe

Najczęściej stosowane układy do wytwarzania napięć wyprostowanych

1) układ półokresowy ( jednopołówkowy, jednoprostownikowy )

 

 

 

 

 

C - ogranicza pulsację

Wady : duża pulsacja i mała wartość napięcia wyjściowego

 

2) Chcąc ograniczyć pulsację stosuje się układ pełnookresowy ( dwupołówkowy, dwuprostownikowy )

a. niesymetryczny

 

Rysunek i przebieg na odwrocie !!

 

Zalety : większa wartość napięcia wyjściowego, większa wartość średnia oraz mniejsza pulsacja

Wadą jest niepełne wykorzystanie TP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b. symetryczny

 

 

Zalety : podwojenie amplitudy wyjściowej, uzyskanie nap. symetrycznego w stosunku do ziemi, mniejsza pulsacja.

Otrzymywanie coraz większych napięć wymaga używania coraz większego transformatora.

Układy zwielokratniające napięcie wyprostowane ( powielacze)

a. układ podwajający napięcie

 

Kondensator nie może się rozładować

( jest ciągle doładowywany )

Przesunięte o stałą wartość Um napięcie U0

jest wykorzystywane do ładowania, przez

prostownik , drugiej pojemności do warto.

2Um ,ale bez możliwości jej rozładowania.

Jest tu układ Greinachera. Dołączenie dodadko

wych członów dwuprostownikowych zwiększa

kaskadowa wartość napięcia na każdym członie

o 2Um ( przy 3 członach mamy 6Um )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Napięcie probiercze udarowe

Wszystkie urządzenia muszą być odporne na przepięcia atmosferyczne ( burze ) i łączeniowe ( prace manewrowe w sieci - łączniki).

Udar piorunowy pełny ( PN-92/E-04060 ) - jest to krótkotrwałe napięcie jednokierunkowe, które wzrasta bez oscylacji od 0 do wartości szczytowej, a następnie maleje do zera wolniej niż narastało.

Parametry :

- biegunowość ( + lub - )

- wartość szczytowa Um ±  3%

- czas trwania czoła T1 ±  30%

- czas od połowy szczytu mierzony

    na grzbiecie udaru T2 ±  20%

Pomiędzy 0.3 i 0.9 prowadzimy sieczną,

która na osi czasu wyznacza nam zero obliczeniowe.

Kształt udaru piorunowego pełnego opisuje się jako

                     T1 / T2

                  1.2 / 50 ms

T1 Î ( 0.84 ; 1.56 ) ms  ;  T2 Î ( 40 ; 60 ) ms  - udar taki jest znormalizowany.

Jeśli chcemy zbadać jakiś układ na udar piorunowy pełny to musimy wytworzyć właśnie taki udar.

Istnieją jeszcze udary specjalne : 1.2 / 5 ms ; 1.2 / 200 ms.

Udary o T1 < 20 ms nazywamy piorunowymi. Natomiast udary o T1 > 20 ms to są udary łączeniowe.

Udar łączeniowy pełny - charakteryzowany jest parametrami

- biegunowość ( + lub - )

- wartość maksymalna Um ±  3 %

- czas trwania czoła T1 ± 20 %

- czas T2 ± 20 %

- czas trwania wartości powyżej 90% - T90

Kształt takiego udaru

                         T1 / T2  250/2500 ms.

Udar jest znormalizowanym udarem łączeniowym jeżeli : T1 Î ( 200 ; 300 ) ms  ;  T2 Î ( 1000 ; 4000 ) ms

Udary specjalne : 100/2500 ms  ;  500/2500 ms

Generator jednostopniowy napięć udarowych

 

 

 

Żródło małej mocy napięcia stałego ładuje C1 do napięcia U0 przez Rt ograniczający prąd diody. Iskiernik kulisty ( I ) włącza pozostałą część obwodu. L - indukcujność pasożytnicza ( rozproszona ) - odkształca kształt udaru.

Po naładowaniu C1 do napięcia U0 gdy przekroczony zostaje poziom napięcia wytrzymywany przez iskiernik I następu.

przeskok i zachodzą dwa zjawiska :

1. rozładowanie pojemności C1 przez R1 i R2

2. ładowanie pojemności C2 poprzez R1 i R3

W efekcie otrzymujemy przebieg czasowy o kształcie

Na badanym obiekcie powstaje napięcie które jest

złożeneim dwóch przebiegów.

Dlatego przebieg napięcia udarowego nazywa się

krzywą dwuwykładniczą

 

Dobierając odpowiednio parametry elementów uzyskujemy różne kształty napięć

t1 = R1*C2 - kształt czoła

t2 = R2*C1 - kształt grzbietu

W tym rozwiązaniu napięcie na obiekcie badanym jest ograniczone przez napięcie zasilania ( niska sprawność ). Chcąc uzyskać bardzo duże napięcia należało by stosować transformatory i prostowniki na wysokie napięcia.

 

Wielostopniowy generator Marxa

Parametry

- biegunowość

- napięcie charakteryzujące czoło i grzbiet

- energia zgromadzona w generatorze ( pole kondensatora ): w=0.5*C1*U02...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin