Elektrisk testudstyr anvendt i miner (med diagram)

Efter at have læst denne artikel vil du lære om det elektriske testudstyr, der anvendes i miner.

Enhver elektroingeniør eller tekniker på arbejdspladsen kræver måleinstrumenter til at måle sådanne elektriske mængder som strøm, spænding og modstand. Instrumenter, der er i stand til at foretage disse målinger nøjagtigt, skal være af god design og af ekstrem høj kvalitet, nøjagtighed og meget følsomhed.

Ingeniører og teknikere skal have en grundlæggende idé om måleinstrumenternes funktion og deres principper.

Måleinstrumentets princip:

Måling består i at sammenligne mængden der skal måles med en vis referenceværdi, såsom skalaer. Med de fleste elektriske måleinstrumenter tages der aflæsninger ved at observere en pointer, der bevæger sig over en skala. Instrumentet er konstrueret således, at positionen taget af pegeren er en indikation af den elektriske mængde, der måles.

Enheden, der får markøren til at give sin indikation kaldes bevægelsen eller måleren. Bevægelser, der anvender forskellige principper, er blevet foretaget, men bevægelsen af ​​næsten alle praktiske testinstrumenter gør brug af den magnetiske effekt af en elektrisk strøm. Ved bevægelser af denne type reagerer pegeren direkte på strømstyrken, som strømmer gennem en spole.

Bevægelsen er forbundet med andre elektriske komponenter, som sikrer, at strømmen, som strømmer i bevægelsen, er direkte relateret til den elektriske mængde, for eksempel spænding eller modstand, der måles.

Det er så muligt at skalaen skal kalibreres i de krævede enheder som ampere, ohm og volt. To typer bevægelser er til fælles brug, og de er den bevægende jernmåler og den bevægelige spolemåler.

(a) Moving Iron Meter:

I en bevægende jernmåler strømmer strømmen, som skal måles, gennem en fladspole som vist i figur 14.1. Inde i denne spole er der to stykker blødt jern, et stykke (det faste jern) forbliver stationært, mens det andet (det bevægelige jern) er monteret på en spindel og kan svinge væk fra det faste jern. Når spolen er spændt, opretholdes det bevægelige jern tæt på det faste jern ved en spiralfjeder.

Bevægelsen af ​​det bevægelige jern væk fra det faste jern er imod det vridningsmoment, der udøves af fjederen, dette drejningsmoment stiger med afstanden mellem de to strygejern. Når strømmen strømmer i spolen, skaber den et magnetfelt. De to stykker af jern, der ligger inden for dette felt, bliver midlertidigt magneter af samme polaritet, så de afviser hinanden.

Det bevægende jern svinger derfor væk fra det faste jern, indtil det drejningsmoment, der udøves af den spolte fjeder, svarer til kraften af ​​afstødning mellem de to jern. I denne position er de kræfter, der virker på det bevægelige jern, afbalancerede og forbliver stationære. Fig. 14.2 viser markøren. Imidlertid afhænger placeringen af ​​det bevægelige jern af strømmen, som strømmer i spolen. En peger, der er fastgjort til det bevægelige jern, angiver positionen, og derfor strømmer strømmen gennem tiden.

Moving Iron Mets Response:

Vi ved, at magnetfeltets intensitet er direkte proportional med strømmen, der strømmer i spolen, således at magnetiseringen af ​​hvert stykke jern også er proportional med strømmen. Den oprindelige kraft af afstødning mellem de to jern er proportional med strømsekvensen. Hvis for eksempel styrken af ​​strømmen fordobles, bliver afstødningskraften fire gange så stor og så videre.

Da bevægelsesjernet svinger væk fra det faste jern, reduceres afstødningskraften, selv om strømmen i spolen og magnetiseringen af ​​jernene forbliver den samme. Den faktiske kraft, der virker mod fjederens drejningsmoment, når det bevægende jern kommer til hvile, vil derfor ikke være så stort som den oprindelige kraft. Effekten af ​​afstanden mellem jernene øges med stigning i den målte strøm. Svaret på måleren er begrænset, fordi jernene ved en bestemt feltstyrke bliver magnetisk mættet, og enhver yderligere stigning i magnetfeltet frembringer ikke en tilsvarende stigning i magnetiseringen af ​​jernene.

Moving Iron Meter-Scale:

Skalaen af ​​en bevægende jernmåler er ikke ensartet. Som den nedre ende af skalaen er divisionerne overfyldte sammen; Mod midten af ​​skalaen er divisioner bredere fra hinanden, men i den yderste øvre ende har de tendens til at lukke ind igen. De mest nøjagtige aflæsninger opnås, når mellem 40 procent og 80 procent af den fulde strøm strømmer. Aflæsninger har en tendens til at være lidt unøjagtige i ekstremiteterne af skalaen.

En bevægende jernmåler måler alternerende såvel som likestrøm, fordi de to jernstråler afviser hinanden uanset polariteten af ​​magnetfeltet. Da afstødningskraften er relateret til strømmen af ​​strømmen, der strømmer i spolen, viser pegeren rms-værdien af ​​en vekselstrøm på en skala, der er kalibreret for likestrøm.

(b) Moving Coil Meter:

I en bevægelig spolemåler, der undertiden omtales som et galvanometer, strømmer strømmen, som skal måles, i en spole, som er monteret på en spindel og kan rotere inden for en permanentmagnes felt som vist i figur 14.3. Spolens bevægelse er begrænset af to spolte fjedre, der virker i modsatte retninger. Disse fjedre opretholder spolen i en indstillet position, når de er deaktiveret, og modsætter rotationen af ​​spolen i begge retninger ved at udøve et drejningsmoment, der er proportional med den vinkel, gennem hvilken spolen drejes.

De spolte fjedre tjener også til at afslutte de elektriske forbindelser mellem klemmerne og spolen. Så strømmer strømmen i spolen, udsættes spirallederne for en kraft, der har tendens til at bevæge dem i en retning vinkelret på strømstrømmen. Som med en motorarmatur er den samlede virkning af de kræfter, der virker på spoleførerne, at dreje spolen imod det drejningsmoment, der udøves af en af ​​fjedrene.

Spolen tager en stilling, hvor drejningsmomentet drejer sig om at dreje det, svarer til det moment, der udøves af fjederen. Spolenes position og derfor styrken af ​​strømmen, der strømmer ind i den, er indikeret af en pointer, som bevæger sig over en skala. Stangdelen af ​​permanentmagneten og den bløde jernkerne, over hvilken spolen roterer (som i fig. 14.4.), Er udformet for at sikre, at det magnetfelt, med hvilket spolelederne reagerer, forbliver konstant.

Hidtil er spolen afbøjet, drejningsmomentet, som virker på spolen, er direkte proportional med strømstyrken i strømmen i spolen, og det indledende drejningsmoment (dvs. det som virker før spolen begynder at rotere) er omtrent lig med det, der virker på det når den afbøjes.

Skalaen af ​​en bevægelig spole måler er ensartet - aflæsninger er pålidelige over det meste af skalaen, nøjagtigheden øges mod den øvre ende. Aflæsninger i den yderste nedre ende af skalaen er dog ikke for præcise. Retningen i hvilken spolen roterer afhænger af den retning, hvori strømmen strømmer i den (retning er ifølge Flemings venstre håndregel). En bevægende spiralmåler måler derfor ikke kun strømstyrken, men angiver også retningen.

En type bevægelsespolemåler, der benytter begge disse egenskaber, er centrum-nul galvanometeret. Pegeren hviler på nul i midten af ​​skalaen, når måleren er slukket. Nålen bevæger sig til venstre, når strømmen strømmer i en retning gennem spolen, til højre, når strømmen strømmer i modsat retning. Således er der en separat skala i hver halvdel af skalaen bue. Fig. 14.4 (b) forklarer beskrivelsen.

Den type bevægelsespolemåler, der anvendes i de fleste testinstrumenter, har en enkelt skala, der strækker sig over hele skalaen, som i figur 14.4 (a) med nulpunktet i den yderste venstre ende. En sådan måler kan måle strømstrømmen kun i en retning, og terminalerne er markeret '+' og '-' for at angive retningen, i hvilken strøm skal påføres.

En bevægelig spole måler kan imidlertid ikke måle vekselstrøm direkte. Hvis en vekselstrøm anvendes på en bevægelig spolemåler, har markøren tendens til at svinge ved frekvensen af ​​den påførte strøm. Trækkens træghed kan dog dæmpe oscillationen, så markøren ser stille ud i nulstilling.

En bevægelig spole måler kan bruges som instrument til måling af vekselstrøm. Vekselstrømmen korrigeres først. Hvis målestørrelsen blev kalibreret til likestrøm, ville gennemsnittet af middelværdierne for den anvendte vekselstrøm være angivet. Det er derfor sædvanligt at kalibrere skalaen, så rms-værdier kan læses direkte fra den.

Test Instrumenter:

Hjertet i de fleste praktiske test er en bevægelig spole meter. Andre elektriske komponenter er indbygget, således at måleren leveres med en lille strøm, som gør det muligt at angive den elektriske mængde, som den skal måle. Mest følsomme bevægelser giver den maksimale aflæsning, når en meget lille strøm siger en milliamp strømmer i spolen.

Der er tre elektriske mængder, som elektrikere ofte må måle dvs. de indbyrdes forbundne med ohms lov spænding, strøm og modstand. Det vil sige, V = IR. Og instrumenterne er voltmetre læser spænding, amperemeter læsning amperes og ohmmeter læsning modstand.

Voltmeter:

En voltmeter bruges til at måle den potentielle forskel mellem to punkter i et elektrisk strømkreds eller til at måle spændingen af ​​en forsyning. Der foretages en måling ved at forbinde instrumentet mellem de to punkter eller to forsyningsterminaler, således at den fulde spænding, der måles, overføres.

Da instrumentets modstand er fastsat ved Ohms lov, er strømmen, som strømmer gennem bevægelsen, proportional med den spænding, der måles. Skalaen er kalibreret i volt. Hvert voltmeter har et andet interval. Den maksimale spænding, som ethvert instrument kan måle, findes ved at multiplicere instrumentets totale modstand ved den maksimale strøm, bevægelsen registrerer.

Instrumentets totale modstand kan gøres egnet til måling af det ønskede spændingsområde, det er nødvendigt at tilslutte en modstand i serie med bevægelsen som vist i figur 14.5. Nogle voltmetre har flere intervaller, de indeholder i virkeligheden et antal modstande, der kan kobles ind eller ud af kredsløbet efter behov. Fig. 14.5 forklarer princippet om voltmeter med eksempel. Her ser vi, at spændvidden af ​​enhver voltmeter kan ændres ved at forbinde en multiplikator (modstand) i serie med den.

Amperemeter:

Et ammeter bruges til at måle strømmen, der strømmer på et hvilket som helst tidspunkt i et elektrisk kredsløb. Instrumentet er forbundet i kredsløbet i serie. Da en ammeter bevægelse sandsynligvis vil give sin maksimale aflæsning med en lille strøm, der strømmer ind i det, er det normalt ikke muligt for hele strømmen at måles for at strømme gennem den.

Eftersom ammeteret er forbundet i serie med kredsløbet, skal dets modstand være så lavt som muligt, ellers ville modstanden reducere den strøm, der normalt strømmer i kredsløbet, og en præcis måling kunne ikke opnås.

Ammeterbevægelsen er forbundet parallelt med en slags meget lav modstand. Ammeteret har derfor ubetydelig modstand, og bevægelsen tager kun en lille del af strømmen, som strømmer i kredsløbet. Se figur 14.6 (a).

Med en given bevægelse kan der tilvejebringes shunts, der gør det muligt for instrumentet at måle alt nødvendigt strømmængde. Nogle ammetere har flere intervaller, der er forsynet med en række alternative shunts, der kan kobles ind eller ud af kredsløb efter behov. Fig. 14.6 (b) forklarer princippet om ammeter. Udvalget af ethvert ammeter kan ændres ved at forbinde en passende shunt parallelt med den.

ohmmeter:

Et ohmmeter bruges til at måle modstanden mellem to punkter i et elektrisk kredsløb eller for at måle modstanden af ​​en enkelt komponent. En læsning kan dog kun tages, når komponenten eller en del af kredsløbet, der skal måles, er isoleret fra forsyningen.

Modstanden måles ved at lede en lille strøm fra en forsyning med kendt spænding, sig et tørt batteri gennem den modståede resistans og bevægelsen i serie, som forklaret i figur 14.7. Da både bevægelsens modstand og spændingen er konstant, er strømmen, som strømmer gennem bevægelsen, et mål for modstanden under test. Hvis en høj modstand måles, vil en meget lille strøm flyde; hvis det er lavt modstand, vil en større strøm flyde.

Instrumentets skala er kalibreret i ohm, og instrumentet læser nul ohm med fuld skala afbøjning. Men instrumentets rækkevidde afhænger både af dens interne modstand og spændingen af ​​batteriet. Selv når bevægelsen er en bevægelig spolemåler, er skalaen af ​​et ohmmeter ikke ensartet.

De mest præcise aflæsninger opnås nær midten af ​​skalaen. En variabel modstand er normalt forbundet i kredsløb til justeringer for at kompensere for små variationer i batterispændingen. Hvis batterispændingen ændres lidt, læser måleren ikke nul ohm, når ledningerne berøres sammen, indtil den interne modstand er blevet justeret.

I disse målere fører en lille fejl i batterispændingen til fejl i de opnåede aflæsninger. Hvis batteriet er gået lidt ned, vil den opnåede mål være for høj. Den variable modstand kan bruges til at bringe pegeren til nul, når ledningerne berøres sammen, men det vil ikke eliminere fejlen over hele skalaen.

Nøjagtige målinger kan derfor opnås ved at anvende et instrument, som ikke påvirkes af variationer i testspændingen. Der er faktisk to typer af sådanne målere-direkte læsning ohmmeter og bro testere.

(1) Direkte læsning ohmmeter:

Direkte aflæsning ohmmetre måler forholdet mellem strømmen, som strømmer gennem modstanden under test og den potentielle forskel på tværs af den. Bevægelsen af ​​en direkte læser ohmmeter er en ændring af den almindelige bevægelige spole meter.

Den er konstrueret på samme måde, men har to spoler monteret på spindlen og roterer mellem permanentmagnets poler. Disse to spoler er fastgjort i en vinkel med hinanden og er forbundet i kredsløbet, så polariteten af ​​deres elektromagnetiske felter modsætter hinanden.

Der er dog to spoler, strømspole og trykspole. Strømspolen er forbundet i serie med den modståede resistans, mens den anden (trykspoler) spole er forbundet parallelt med modstanden. Således er det drejningsmoment, der er forårsaget af strømmen, der passerer gennem modstanden under test, modsat af et drejningsmoment, der er proportional med spændingen over modstanden. Instrumentet beregner i virkeligheden værdien af ​​den modstand, der anvendes ved test af Ohms lov, dvs. R = -E / I.

Direkte læser ohmmetre anvendes normalt, når det er nødvendigt at bestemme meget lav modstand af sige et par ohm eller en brøkdel af en ohm. Dets anvendelser omfatter måling af modstanden af ​​kontaktkontakter, armaturviklinger og transformatorviklinger.

Ductor:

Duktoren er en lavmodstandsmåler til almindelig brug. En duktor kan have op til fem forskellige intervaller og vil måle modstande, der spænder fra et par mikro-ohm til ca. 5 ohm. Læger er normalt forsynet med "duplex" testspidser, der hver består af to spidser monteret på et enkelt sondehåndtag. En spids af hver probe er i serie med ohmmeterens nuværende spole og den anden spids er i serie med spændingsspolen.

En modstandstest udføres altid med spændingsspidserne placeret mellem de nuværende spidser. Denne metode sikrer, at instrumentet måler det faktiske potentielle fald mellem spidserne af de to potentielle spidser. Det er modstanden mellem de to potentielle pigge, som er vist af instrumentet.

Duktorer kan også bruges med separate ledninger til tryk og strømspoler. De kan anvendes på denne måde til armaturprøvning, når strømmen passerer gennem armaturvindingerne, og modstanden mellem successive kommutatorsegmenter måles.

Isolationsmodstandstestere:

En isolationsmodstand er en type direkte aflæsningsmåler, der er specielt designet til at teste isolationen mellem et elektrisk system og en jord eller mellem isolerede ledere, såsom ledninger af et kabel, når isoleringen begynder at blive forringet. Det er almindeligt, at små lækstrømme sporer gennem den eller på tværs af overfladen.

I den tidlige fase af forringelsen kan den isolerende statiske modstand forblive høj, men dens dielektriske styrke reduceres. Isolering med utilstrækkelig dielektrisk styrke kan nedbrydes ganske pludseligt med fuld driftsspænding påtrykt over det, især hvis der er en spændingsbølge i løbet af kredsløbets drift.

For at sikre, at isoleringen er både effektiv og sikker under normale driftsforhold, er det nødvendigt at måle dets modstand, når den udsættes for dielektrisk belastning. For at opnå et tilfredsstillende resultat testes derfor alle medium- og højspændingskredsløb med en isolationsmodstandstester.

Isolations- og ledningsprøvning er en del af den daglige rutine hos de elektriske ingeniører i miner, og for at eliminere ulejligheden ved at skulle bære to instrumenter rundt, er isolationsmodstandstesteren og ledningsevne tester blevet kombineret til et instrument kaldet isolerings- og kontinuitetsprøven.

Megger:

Et meget populært instrument kaldet Megger bruges til installationer fra 110V op til 500V, 1000V (11KV) og 5000V. Selvom det var et meget fint instrument, viste det sig at være temmelig besværligt under brug. Dette instrument er blevet superceded i dag af de mindre, lettere mere kompakte modeller, som f.eks. 500 V metro-ohm og 500/1000 / 5000V batterimigger og digital megger.

500 V Metro-ohm:

Dette er et meget nyt og et meget pænt, let kompakt instrument, der leveres i et læder etui komplet med testledninger, som nemt kan transporteres på bæltet sammen med hættelampen og selvredderen. Det er et 9 V batteridrevet udstyr, der kører en transistoriseret batterikonverter, som konverterer en batterispænding på 9 V til en udgangsspænding på 500 V til isoleringstest. Dette forklares i figur 14.8.

To trykknapper på instrumentets forside bestemmer udgangsspændingen og dermed den test, der kan udføres, dvs. den venstre håndsknap mærket Ω giver en 9V udgang til fortsat test af ledere, kabelarmaturer, jordledere etc. og læses på den nederste skala markeret Ω. Højre knap giver en 500 V udgang til trykprøvning af isoleringen af ​​et system enten mellem to ledere eller mellem ledere og jord, idet læsningen tages fra den øverste skala, der er markeret Ω.

Måleren vil kun være korrekt, så længe batterispændingen er tilstrækkelig til at køre kredsløbet. Dette kan kontrolleres ved at trykke på kontakten med udgangsklemmerne udkoblet. Hvis pegeren glider over til uendeligheden og derefter begynder at falde tilbage, skal batteriet ændres.

1000/5000 V Megger:

Denne aflevering svarer meget til 500 volt metro-ohm med 0-100 ohm kontinuitets skala og 0-1000 MQ isolering test skala. To spændingsområder findes på dette instrument, 1000 volt og 5000 volt.

Anvendelse af isolationstestere i miner:

Ved brug af isolationstesteren på kabler oplades det høje potentiale som følge af kablet, der fungerer som kondensator, kablet og forårsager høj spænding mellem enten de to ledere eller en leder og jord, alt efter hvad der testes. Dette kan give anledning til alvorlige og meget smertefulde elektriske stød, hvis lederne håndteres, før de slippes ud. Udledning af kabler bør, hvor praktisk det er, udføres ved hjælp af "jordforsyningsenheden" på koblingsudstyret, der styrer kredsløbet.

Hvis dette ikke er praktisk, skal der anvendes en kortslutning i en kort periode for at lade afgiften blive forsvundet. Dette kan forårsage svær gnistning, som ikke ville udgøre en fare på overfladen, men ville være meget farlig faktisk underjordisk, da energien i gnisten produceret er i stand til at antænde en eksplosiv blanding.

Således er det et vigtigt spørgsmål at huske, når der testes udstyr under jorden, og især i nærheden af ​​kulfladen, især efterfølgende kabler. På grund af brugen af ​​klor-sulponeret-polyethylen (CSP) materialer som et isoleringsmiddel til efterfølgende kabler, er kapacitansen mellem kerne og skærm øget.

Dette øger højspændingen, som kan opbevares i kablet efter test. Det er derfor yderst vigtigt, at der udføres prøver på bagkabler, at instruktionerne på instrumentet skal overholdes nøje.

Fastgør testkablerne til kredsløb inden brugsknappen, og forbind ikke testledninger med tryk på knappen. Lad instrumentet være tilsluttet for den tidsperiode, der er angivet efter test, før du fjerner ledninger, og afbryd aldrig ledningerne med knappen trykket ned.

Isoleringstestere af størrelsesordenen 2, 5 og 10 KV anvendes til test af højspændingskredsløb, dvs. 3.3. KV, 6, 6 KV eller 11 KV, 33 KV. Disse er meget specielle instrumenter, der skal bruges med stor omhu og dygtighed og ved at følge en meget streng praksiskodeks.

Jordprøvning:

Modstanden mod jordens almindelige krop på jordpladen i det kollieriske elektriske system testes regelmæssigt ved hjælp af megger. Meggerinstrumenterne er et direkte klar ohmmeter, der leveres af en håndret generator. Jordens resistivitet kan også måles ved hjælp af dette instrument. Denne måling er nødvendig, når du vælger en position for en ny jordplade.

(2) bro tester:

Måleinstrumenter, der bestemmer værdien af ​​en modstand under test ved at sammenligne den med en anden, anvender Wheatstone Bridge-princippet, der består af fire modstande, der er forbundet i et firesidet netværk. En testforsyning er forbundet til modsatte hjørner af netværket, og et center-zero-galvanometer er forbundet over de to andre hjørner som vist i figur 14.9.

Det enkle princip for at arbejde med denne type bro tester er, at galvanometeret i broenettet er lavet til at læse nul ved at sikre, at potentialerne ved de to punkter, det forbinder, er ens. Denne tilstand forekommer kun, når forholdet mellem værdierne af to tilstødende modstande er lig med forholdet mellem værdierne for de andre to modstande. Det er

En bro tester indeholder tre arme af et Wheatstone Bridge netværk. Modstanden, der måles, når den er tilsluttet terminalerne, danner broens fjerde arm. Testeren indeholder en forsyningskilde og et galvanometer, som derefter fuldender brokretserne. To af armene på broen, der indgår i testeren, er af fast og kendt modstand, den tredje arm indeholder en variabel modstand.

Når den modstand, der skal testes, er tilsluttet, justeres variabelmotstanden, indtil broen balancerer og galvanometeret læser nul. Værdien af ​​den ukendte modstand kan derefter beregnes ud fra værdierne for de faste modstande og værdien af ​​den justerede modstand. Fig. 14.9 forklarer faktum. Faktisk bruges bro testeren, når modstanden skal måles meget præcist.