Elektrisk provutrustning som används i minor (med diagram)

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om den elektriska provutrustning som används i gruvor.

Varje elektrisk ingenjör eller tekniker på jobbet kräver mätinstrument för att mäta sådana elektriska kvantiteter som ström, spänning och motstånd. Instrument som kan göra dessa mätningar noggrant måste vara av god design och av extremt hög kvalitet, noggrannhet och mycket känslighet.

Ingenjörer och tekniker måste ha en viss grundläggande ide om hur mätinstrument fungerar och deras principer.

Mätinstrumentets princip:

Mätningen består av att jämföra kvantiteten som ska mätas med en viss referensnorm, såsom skalor. Med de flesta elektriska mätinstrument tas avläsningar genom att observera en pekare som rör sig över en skala. Instrumentet är konstruerat så att positionen som pekaren tar är en indikation på den elektriska kvantiteten som mäts.

Enheten som gör att pekaren ger sin indikation kallas rörelsen eller mätaren. Rörelser som använder olika principer har gjorts men rörelsen av nästan alla praktiska testinstrument utnyttjar den magnetiska effekten av en elektrisk ström. Vid rörelser av denna typ svarar pekaren direkt på strömmen av strömmen som strömmar genom en spole.

Förflyttningen är förknippad med andra elektriska komponenter som säkerställer att strömmen som rör sig i rörelsen är direkt relaterad till den elektriska kvantiteten, exempelvis spänning eller motstånd som mäts.

Det är då möjligt att skalan kalibreras i de enheter som krävs som ampere, ohm och volt. Två typer av rörelser är vanliga och de är rörmätare och rörmätare.

(a) rörmätare:

I en rörlig järnmätare strömmar strömmen som skall mätas genom en platt spole, såsom visas i figur 14.1. Inuti denna spole finns två bitar av mjukt järn, ett stycke (det fasta järnet) förblir stationärt, medan det andra (röret järn) är monterat på en spindel och kan svänga bort från det fasta järnet. När spolen är avstängd hålls röret järn nära det fasta järnet med en spiralfjäder.

Det rörliga järns rörelse bort från det fasta järnet motsätts av det vridmoment som utövas av våren, detta vridmoment ökar med avståndet mellan de två strykjärnen. När strömmen flyter i spolen skapas ett magnetfält. De två bitarna av järn, som ligger inom detta fält, blir tillfälligt magneter av lik polaritet, så att de avstör varandra.

Det rörliga järnet svänger därför bort från det fasta järnet tills vridmomentet som utövas av den spolade fjädern är lika med avstängningskraften mellan de två järnen. I detta läge är krafterna som verkar på röret jämt balanserat och det förblir stationärt. Fig. 14.2 visar pekaren. Emellertid beror ställningen som tas upp av det rörliga järnet av strömmarna som strömmar i spolen. En pekare som är fäst vid rörets järn indikerar positionen, och därför strömmar strömmen genom tiden.

Rörelse av järnmätare:

Vi vet att magnetfältets intensitet är direkt proportionell mot strömmen som strömmar i spolen, så att magnetiseringen av varje bit av järn också är proportionell mot strömmen. Den ursprungliga kraften av avstängning mellan de två strykjärnen är proportionell mot strömsekvensen. Om exempelvis styrkan hos strömmen fördubblas blir repulsionen kraft fyra gånger så stor och så vidare.

När rörstången svänger bort från det fasta järnet, minskar kraften av repulsion, även om strömmen i spolen och magnetiseringen av järnen förblir densamma. Den faktiska kraften som verkar mot vridmomentet på våren, när röret järn vilar sig, kommer därför inte att vara lika stort som den ursprungliga kraften. Effekten av avståndet mellan järnen ökar med ökad uppmätt ström. Svaret på mätaren är begränsat, eftersom järnerna vid en viss fältstyrka blir magnetiskt mättade och någon ytterligare ökning i magnetfältet ger inte en motsvarande ökning av magnetiseringen av järnen.

Rörjärnsmätare-skala:

Storleken på en rörlig järnmätare är inte likformig. Som nedre delen av skalan är divisionerna trånga ihop; I mitten av skalan är divisionerna bredare från varandra, men i ytterkantens övre ände tenderar de att stänga in igen. De mest korrekta avläsningarna erhålls när mellan 40 procent och 80 procent av strömmen strömmar. Avläsningar tenderar att vara något felaktiga vid extremen av skalan.

En rörlig järnmätare mäter alternerande och likström, eftersom de två strykjärnen avstör varandra, oavsett magnetfältets polaritet. Eftersom avstängningskraften är relaterad till kvadraten av strömmen som strömmar i spolen, kommer pekaren att indikera rms-värdet av en växelström på en skala som är kalibrerad för likström.

(b) Rörelsespolmätare:

I en rörlig spolmätare, som ibland kallas en galvanometer, strömmar strömmen som skall mätas i en spole, som är monterad på en spindel och kan rotera inom området för en permanentmagnet som visas i fig 14.3. Spolens rörelse är begränsad av två spolade fjädrar som verkar i motsatta riktningar. Dessa fjädrar bibehåller spolen i ett inställt läge när de är avstängda och motsätter rotationen av spolen i endera riktningen genom att utöva ett vridmoment som är proportionellt mot den vinkel genom vilken spolen vrids.

De spolade fjädrarna tjänar också till att slutföra de elektriska anslutningarna mellan terminalerna och spolen. Då strömmen strömmar i spolen utsätts spolledarna för en kraft som tenderar att förflytta dem i en riktning vinkelrätt mot strömflödet. Som med en motorarmatur är den totala effekten av krafterna som verkar på spiralledarna att vrida spolen mot vridmomentet som utövas av en av fjädrarna.

Spolen tar upp en position vid vilken vridmomentet tenderar att rotera det är lika med vridmomentet som utövas av fjädern. Spolens läge och därmed styrkan hos strömmen som strömmar i den indikeras av en pekare som rör sig över en skala. Den permanenta magnets polstycke och den mjuka järnkärnan över vilken spolen roterar (som i fig 14.4.) Är utformad för att säkerställa att det magnetfält med vilket spiralledarna reagerar förblir konstanta.

Hittills är spolen avböjd, vridmomentet som verkar på spolen är direkt proportionellt mot strömmen av strömmen som strömmar i spolen, och det ursprungliga vridmomentet (dvs det som verkar innan spolen börjar rotera) är ungefär lika med den som verkar på den när det är avböjt.

Storleken på en rörlig spolmätare är likformig-avläsningar är pålitliga över huvuddelen av skalan, noggrannhet ökar mot övre änden. Läsningar vid den extrema nedre änden av skalan kan dock inte vara för exakta. Riktningen i vilken spolen roterar beror på den riktning i vilken strömmen strömmar i den (riktningen är enligt Flemings vänsterregel). En rörlig spolmätare mäter därför inte bara nuvarande styrka, men indikerar också dess riktning.

En typ av rörlig spolmätare som utnyttjar båda dessa egenskaper är centrum-nollgalvanometern. Pekaren ligger vid noll i mitten av skalan när mätaren är avstängd. Nålen rör sig åt vänster när strömmen strömmar i en riktning genom spolen, till höger när strömmen strömmar i motsatt riktning. Således finns det en separat skala i vardera hälften av skalbågen. Fig 14.4 (b) förklarar beskrivningen.

Den typ av rörelsespolemätare som används i de flesta testinstrument har en enda skala som sträcker sig över hela skalaen som i fig 14.4 (a) med nollpunkten i den extrema vänstra änden. En sådan mätare kan mäta strömmen som bara strömmar i en riktning, och terminalerna är märkta '+' och '-' för att indikera riktningen i vilken ström måste appliceras.

En rörlig spolmätare kan emellertid inte mäta växelström direkt. Om en växelström appliceras på en rörlig spolmätare tenderar pekaren att oscillera vid frekvensen av den applicerade strömmen. Trögheten i rörelsen kan emellertid fukta oscillationen så att pekaren visas stationärt vid nollställning.

En rörlig spolmätare kan användas som instrument för mätning av växelström. Växelströmmen korrigeras först. Om mätarens skala kalibrerades för likström skulle medelvärdet av den applicerade växelströmmen anges. Det är därför vanligt att kalibrera skalan så att rms-värden kan läsas direkt från den.

Testinstrument:

Hjärtat i de flesta praktiska testerna är en rörlig spolmätare. Andra elektriska komponenter är inkorporerade så att mätaren levereras med en liten ström som gör att den kan ge en indikation på den elektriska kvantitet som den behöver mätas. Mest känslig rörelse ger maximal avläsning när en mycket liten ström säger att en milliamp strömmar i spolen.

Det finns tre elmängder som elektriker ofta behöver mäta, dvs de som är inbördes samband med ohms lag spänning, ström och motstånd. Det vill säga, V = IR. Och instrumenten är voltmätare lässpänning, amperemeter läsamplar och ohmmeter läsläge.

Voltmeter:

En voltmätare används för att mäta den potentiella skillnaden mellan två punkter i en elektrisk strömkrets eller för att mäta spänningen hos en matning. En mätning görs genom att ansluta instrumentet mellan de två punkterna eller två matningsterminaler, så att hela spänningen som ska mätas appliceras tvärs över den.

Eftersom instrumentets motstånd fastställs av Ohms lag, är strömmen som strömmar genom rörelsen proportionell mot spänningen som mäts. Skalan är kalibrerad i volt. Varje voltmeter har ett annat intervall. Den maximala spänningen som något instrument kan mäta återfinns genom multiplicering av instrumentets totala motstånd med den maximala strömmen som rörelsen kommer att registrera.

Instrumentets totala motstånd kan göras lämpligt för mätning av det önskade spänningsområdet, det är nödvändigt att ansluta ett motstånd i serie med rörelsen, som visas i figur 14.5. Vissa voltmätare har flera intervall, de innehåller i själva verket ett antal motstånd som kan kopplas in eller ur strömkretsen som krävs. Fig. 14.5 förklarar principen om voltmeter med exempel. Här ser vi att spänningsintervallet kan ändras genom att ansluta en multiplikator (motstånd) i serie med den.

amperemeter:

En mätare används för att mäta strömmen som strömmar när som helst i en elektrisk krets. Instrumentet är anslutet till kretsen i serie. Eftersom en ammers rörelse sannolikt kommer att ge maximal avläsning med en liten ström som strömmar in i det, är det normalt inte möjligt att hela strömmen mäts för att strömma genom den.

Eftersom amperemetern är ansluten i serie med kretsen måste dess motstånd vara så lågt som möjligt, annars skulle dess motstånd minska strömmen som normalt strömmar i kretsen och en noggrann mätning kunde inte erhållas.

Amperörrörelsen är parallellkopplad med ett slags väldigt lågt motstånd. Amperemetern har därför försumbar motstånd, och rörelsen tar endast en liten del av strömmen som strömmar i kretsen. Se fig 14.6 (a).

Med en viss rörelse kan skenor tillhandahållas för att möjliggöra för instrumentet att mäta alla önskade sträckströmmar. Vissa ammetrar har flera intervall, som är försedda med ett antal alternativa shunts som kan kopplas in eller ur kretsen efter behov. Fig 14.6 (b) förklarar principen om ammeter. Alla amperemeter kan ändras genom att ansluta en lämplig shunt parallellt med den.

ohmmeter:

En ohmmeter används för att mäta motståndet mellan två punkter i en elektrisk krets, eller för att mäta motståndet hos en enskild komponent. En avläsning kan dock endast vidtas när komponenten eller delen av kretsen som ska mätas är isolerad från tillförseln.

Motståndet mäts genom att passera en liten ström från en tillförd känd spänning, säg ett torrt batteri, genom resistans som testas och rörelsen i serie, som förklaras i figur 14.7. Eftersom både motståndet hos rörelsen och spänningen är konstant strömmar strömmen genom rörelsen ett mått på det motstånd som testas. Om ett högt motstånd mäts kommer en mycket liten ström att flöda; Om det är ett lågt motstånd, kommer en större ström att flöda.

Instrumentets skala kalibreras i ohm, och instrumentet läser noll ohm med fullskalig avböjning. Men instrumentets intervall beror både på dess inre motstånd och batterispänningen. Även när rörelsen är en rörlig spolmätare är skalan på en ohmmeter inte enhetlig.

De mest noggranna avläsningarna erhålls nära mitten av skalan. En variabel resistans är vanligtvis ansluten i kretsen för justeringar för att kompensera för små variationer i batterispänningen. Om batterispänningen ändras något, läser mätaren inte noll ohm när ledningarna är i kontakt tills det inre motståndet har justerats.

I dessa mätare leder ett litet fel i batterispänningen till fel i de erhållna värdena. Om batteriet har gått lite ner blir mätningen för hög. Det rörliga motståndet kan användas för att få pekaren till noll, när ledningarna berörs, men det kommer inte att eliminera felet över hela skalan.

Noggranna mätningar kan därför uppnås genom att använda ett instrument som inte påverkas av variationer i testspänningen. Det finns faktiskt två typer av sådana mätare-direktavläsning ohmmeter och bryggtestare.

(1) Direktläsning ohmmeter:

Direktläsning ohmmetrar mäter förhållandet mellan strömmen som strömmar genom resistansen under testet och den potentiella skillnaden över den. Förflyttningen av en direktläsningshämmare är en modifikation av den vanliga rörliga spolmätaren.

Den är konstruerad på liknande sätt men har två spolar monterade på spindeln och roterar mellan permanentmagnets poler. Dessa två spolar är fixerade i vinkel mot varandra och är anslutna till kretsen så att polariteten hos deras elektromagnetiska fält motsätter varandra.

Det finns dock två spolar, strömspole och tryckspole. Strömspolen är ansluten i serie med det motstånd som testas medan den andra (tryckspolar) spolen är parallellkopplad med motståndet. Således motverkas vridmomentet som orsakas av strömmen som passerar genom resistansen under testet mot ett vridmoment som är proportionellt mot spänningen över motståndet. Instrumentet beräknar i själva verket värdet av det motstånd som används vid testet enligt Ohms lag, dvs R = -E / I.

Direktläsning ohmmetrar används vanligtvis när det är nödvändigt att bestämma mycket lågt motstånd av säga några ohm eller en bråkdel av en ohm. Dess användningsområden inkluderar mätning av resistans hos kontaktkontakter, armaturlindningar och transformatorlindningar.

Ductor:

Duktorn är en ohämmare med låg resistans i vanlig användning. En duktor kan ha upp till fem olika intervall och kommer att mäta motstånd som sträcker sig från några mikro-ohm till ca 5 ohm. Doktorer är vanligtvis försedda med "duplex" testspikar som vardera består av två spikar monterade på ett enda sondhandtag. En spik av varje sond är i serie med ohmmeterens nuvarande spole och den andra spetsen är i serie med spänningsspolen.

Ett motståndstest utförs alltid med spänningsspikarna placerade mellan de aktuella spikarna. Denna metod säkerställer att instrumentet mäter det faktiska potentiella fallet mellan spetsarna hos de två potentiella spikarna. Det är motståndet mellan de två potentiella spikarna som visas av instrumentet.

Duktorer kan också användas med separata ledningar för tryck- och strömspolarna. De kan användas på detta sätt för armaturtestning, när strömmen passerar genom armaturlindningarna, och motståndet mellan successiva kommutatorsegmenten mäts.

Isolationsmotståndstestare:

Ett isoleringsmotstånd är en typ av direktmätare som är speciellt konstruerad för att testa isoleringen mellan ett elsystem och jord eller mellan isolerade ledare, såsom kabelns kärnor, när isoleringen börjar försämras. Det är vanligt att små läckströmmar spårar genom den eller över dess yta.

I det tidiga skedet av försämringen kan isolatets statiska motstånd vara högt, men dess dielektriska styrka reduceras. Isolering med otillräcklig dielektrisk styrka kan bryta ner ganska plötsligt med full driftsspänning applicerad över den, speciellt om det finns en spänningsöverskott under kretsens drift.

För att säkerställa att isoleringen är både effektiv och säker under normala driftsförhållanden är det nödvändigt att mäta dess motstånd när den utsätts för dielektrisk belastning. För att få ett tillfredsställande resultat testas därför alla medium- och högspänningskretsar med en isolationsmotståndstestare.

Isolations- och ledningsförmåga tester är en del av de elektriska ingenjörernas dagliga rutiner i gruvor och för att eliminera olägenheterna med att behöva bära två instrument runt, har isolationsmotståndstestaren och ledningsförmågan testats i ett instrument som kallas isolerings- och kontinuitetsprovningen.

Megger:

Ett mycket populärt instrument som heter Megger används för installationer som sträcker sig från 110V till 500V, 1000V (11KV) och 5000V. Även om det är ett mycket bra instrument visade det sig att det var ganska besvärligt att använda underjordiskt. Det här instrumentet har blivit superceded nuförtiden av de mindre, lättare, mer kompakta modellerna, såsom 500 V metro-ohm och 500/1000 / 5000V-batterimigger och digital megger.

500 V Metro-ohm:

Detta är ett allra senaste och ett mycket snyggt, lätt kompakt instrument som levereras i ett läderfodral med testledningar, som lätt kan bäras på bältet tillsammans med kapslampan och självräddaren. Det är en 9 V batteridriven utrustning som driver en transistoriserad batterikonverterare som omvandlar en batterispänning på 9 V till en utgångsspänning på 500 V för isoleringsprovningsändamål. Detta förklaras i figur 14.8.

Två tryckknappar på framsidan av instrumentet bestämmer utspänningen och följaktligen det test som kan utföras, dvs den vänstra knappen märkt Ω ger en 9V utgång för fortsatt testning av ledare, kabelarmar, jordledare etc. och läses på bottenskalet märkt Ω. Högerknappen ger en 500 V-utgång för tryckprovning av isoleringen av ett system, antingen mellan två ledare eller mellan ledare och jord, varvid avläsningen tas från den övre skala som är märkt Ω.

Mätaren kommer bara att vara korrekt så länge batterispänningen är tillräcklig för att driva kretsen. Detta kan kontrolleras genom att trycka på strömbrytaren med utgångsanslutningarna öppna. Om pekaren blinkar över till oändligheten och sedan börjar falla tillbaka, ska batteriet bytas ut.

1000/5000 V Megger:

Denna avbetalning är mycket lik den 500 volt tunnelbana-ohm med 0-100 ohm kontinuitetsskala och 0-1000 MQ isoleringstestskala. Två spänningsområden finns på detta instrument, 1000 volt och 5000 volt.

Användning av isoleringstestare i minor:

Vid användning av isoleringstestaren på kablar laddas den höga potentialen på grund av kabeln som fungerar som en kondensator, och leder till att en högspänning föreligger mellan antingen de två ledarna eller en ledare och jord som testas. Detta kan ge upphov till allvarliga och mycket smärtsamma elektriska stötar om ledarna hanteras innan de släpps ut. Utsläpp av kablar ska, när så är praktiskt, utföras med hjälp av "jordningsanordningen" på växeln som styr kretsen.

Om detta inte är praktiskt bör en kortslutning tillämpas under en kort period för att möjliggöra att laddningen släpps. Detta kan orsaka allvarlig gnistning, som inte skulle utgöra en fara på ytan, men skulle vara mycket farlig faktiskt underjordisk, eftersom energin i gnistan som produceras kan tända en explosiv blandning.

Således är det en viktig fråga att komma ihåg när man testar utrustning under jord och särskilt i närheten av kolytan, i synnerhet efterföljande kablar. På grund av användningen av klor-sulponerad-polyeten (CSP) -material som isoleringsmedel för släpkablar har kapacitansen mellan kärna och skärm ökat.

Detta ökar högspänningen som kan behållas i kabeln efter testning. Det är därför viktigt att du utför test på bakkablar så att instruktionerna på instrumentet strikt följs.

Anslut testledningarna till kretsen innan du trycker på knappen, och anslut inte testledningarna med tryckknappen nedtryckt. Lämna instrumentet anslutet under den tidsperiod som anges efter testet före avlägsnande av ledningar och, under inga omständigheter, koppla loss ledningarna med knappen nedtryckt.

Isoleringstestare av storleksordningen 2, 5 och 10 KV används för att testa högspänningskretsar, dvs 3, 3. KV, 6, 6 KV eller 11 KV, 33 KV. Dessa är mycket speciella instrument som ska användas med stor omsorg och skicklighet och genom att följa en mycket sträng praxis.

Jordtestning:

Motståndet mot jordens allmänna jordkropp i jordningens elektriska system testas regelbundet med hjälp av megger. Meggerinstrumentet är en direkt klar ohmmeter som levereras av en handvred generator. Jordens resistivitet kan också mätas med hjälp av detta instrument. Denna mätning är nödvändig när du väljer en position för en ny jordplatta.

(2) Bridge Tester:

Mätinstrument som bestämmer värdet av ett motstånd under test genom att jämföra det med en annan, använder Wheatstone Bridge-principen, som består av fyra motstånd anslutna i ett fyrsidigt nätverk. En testförsörjning är ansluten till motsatta hörn av nätverket, och en galvanometer i centrum-noll är ansluten över de andra två hörnen som visas i figur 14.9.

Den enkla principen att arbeta med denna typ av brotestare är att galvanometern i bryggnätverket görs för att läsa noll genom att säkerställa att potentialerna vid de två punkterna som den förbinder är lika. Detta tillstånd uppstår endast när förhållandet mellan värdena hos två intilliggande motstånd är lika med förhållandet mellan värdena för de andra två motstånden. Det är

En brotestare innehåller tre armar i ett Wheatstone Bridge-nätverk. Motståndet som ska mätas, när det är anslutet till terminalerna, bildar broens fjärde arm. Testaren innehåller en försörjningskälla och en galvanometer som sedan kompletterar brokretsarna. Två av armarna på bron som ingår i testaren är av fast och känt motstånd, den tredje armen innehåller ett varierande motstånd.

När motståndet som ska testas är anslutet, justeras variabelmotståndet tills bryggbalansen och galvanometern läser noll. Värdet av det okända motståndet kan sedan beräknas utifrån värdena för de fixerade motstånden och värdet av det justerade motståndet. Fig 14.9 förklarar faktum. Faktum är att bryggtestaren används när motståndet ska mätas mycket noggrant.