Міністерство освіти України Національний університет “Львівська політехніка” Звіт Про виконання лабораторної роботи №37 З курсу: “Охорона праці” На тему: “Дослідження характеристик плавких вставок запобіжників” Перевірила: Львів - 2004 І.Мета роботи: Визначення діаметру провідників для запобіжників електричних апаратів з перевіркою на спеціальному устаткуванні. 2.Теоретичні відомості: При значних перегрузках електричних приладів струмами та лри короткому замиканні відбувається виділення такої кількості теплової енергії,що виникає загроза збереження працездатності приладу і навіть небезпека пожарів. Для того,щоб струм в проводі чи в обмотці машини не зміг перевищити граничне значення, використовуються різноманітні пристрої, що автоматично вимикають дане коло від джерела енергії, коли струм досягає визначеного, заздалегідь встановленого значення. Найпростішим з таких пристроїв є плавкий запобіжник. Такий запобіжник являє собою коротку ділянку захищеного від перевантаження електричного кола з штучно зменшеною термічною стійкістю.Це досягається виготовленням запобіжника з матеріалу з порівнянно високим питомим опором (наприклад, сплаву олова та свинцю),чи з добре провідного металу (наприклад . срібла'чи міді), але з відносно малим січенням. В конструктивному відношенні плавкі запобіжники поділяють на пробочні, пластинчасті, що використовуються в пристроях з напругою до 500 В, та трубчасті, які використовуються в пристроях з напругою до 500 В та вищою. Характерною величиною, для плавкого запобіжника є його номінальний струм , який запобіжник повинен витримати протягом необмеженої тривалості експлуатації, не зіпсувшись при цьому.Це значення струму вказується на пробці запобіжника. Щодо струму плавлення запобіжника , то його значення залежить від ряда факторів, та, в першу чергу від тривалості навантаження струмом та умов охолодження запобіжника. Такий запобіжник повинен надійно захищати провідники приладу від небезпечного перевантаження , однак, він повинен витримувати короткочасні стрибки струму при вмиканні двигунів та ін. Тому при виборі запобіжника необхідно знати не тільки номінальний струм навантаження лінії, але й її характер. Якщо лінія є джерелом живлення двигуна , то за основу для вибору запобіжника необхідно брати середнє значення струму запускання Іп, що орієнтовно в 5-7 разів перевищує номінальне значення струму двигуна.Тривалість процесу запуску, як правило, складає 5-10 сек.; протягом цього часу запобіжник повинен витримати струм,що перевищує його номінальне значення приблизно в 2,5 раза. У випадку лінії, що несе спокійну нагрузку , номінальний струм плавкої вставки запобіжника повинен дорівнювати струму в лінії. Хоча плавкий запобіжник і витримує велику перегрузку , але запобіжник , що протягом тривалого часу перевантажений струмом, вищим номінального значення , сильно перегрівається , тому є ненадійним в експлуатації. Плавка вставка запобіжника підбирається таким чином , щоб вона пропускала робочий струм , що відповідає нормальним умовам роботи, та плавилась, вимикаючи необхідну ділянку, при збільшенні струму до небезпечних значень. Струм , позначений на вставці, називається номінальним струмом, Інв плавки вставки.Він повинен бути рівним чи більшим розрахункового струму ІР окремої ділянки електричного кола, тобто Інв > Ір. Запобіжник захищає не окрему ділянку, а магістраль, отже сумарний струм Ір = Кс п Ін , ( 1 ) де Ін - номінальний струм окремого споживача , А ; п - кількість споживачів ; Кс - коефіцієнт попиту ,. рівний відношенню одночасно використов>;ємої потужності Рн до встановленої потужності Р, тобто Кс = Рн/Р. (2) Коефіцієнт попиту знаходиться по таблицях окремих видів споживачів. Наприклад , про освітлювальному навантаженні: Кс=1 - для жилої площі до 100 м2; Кс=0,8 – 0,9 - для жилої площі більше 100 м2; Кс=0,7 – 0,75 - для 10-15 квартир площею до 100 м2; При силовому навантаженні для цехів в залежності від кількості встанфлених Кс має наступні значення : Плавка вставка окремого двигуна повинна витримати, не перегорівши , струм двигуна під час пуску (5-10 сек.). В цьому випадку Ір=Іп/2,5, де Іп - пусковий струм двигуна, А . Якщо до магістралі підєднано декілька двигунів , то розрахунковий струм Ір=Кс( п -1 ) Ін+Іп1/2,5 ( 3 ) де Ін - номінальний струм споживача, А; Іп1- пусковий струм двигуна, в якого різниця між пусковим та номінальним струмами найбільша, А . По отриманому значенню знаходять в таблицях плавку вставку на рівний або найближчий великий струм . Приклад розрахунку. Задача. Трьохфазна мережа напругою Uф =220 В живить 16 житлових квартир , в кожній з яких потужність ламп та побутових приладів становить 1200 Вт. Визначити розрахунковий струм. Розвязок. Номінальна встановлена потужність Р1. п= 1200.16= 19200 Вт. Номінальний струм Ін=Р/3 Uл= 19200/3.220 = 30А, підставивши коефіцієнт Кс=0,7 , отримаємо Ір=Кс .Ін= 0,7 . ЗО = 21 А, номінальний струм плавкої вставки Інв> Ір , Інв>21А. При проходженні струму через провідник буде виділятися тепло та збільшиться температура самого провідника і середовища навколо нього: Q=І2.Rпр.t де Q - кількість тепла , що виділяється в провіднику, Дж ; І - діюче значення струму , який проходить через провідник , А ; Rпр - активний опір провідника змінному струму , Ом ; Частина цього тепла іде на нагрівання провідника та підвищення температури , інша частина тепла відводиться з поверхні провідника в зовнішнє середовище. Енергія , яка йде на нагрівання провідника , рівна Q1= М . с Δt де Q1- енергія, що йде на нагрівання провідника, Дж ; М. - маса провідника, кг; с - питома теплоємність провідника , Дж / ( кг град ); , Δt - різниця температур між провідником та навколишнім середовищем, оС . Енергія . яка виділяється з поверхні провідника в зовнішнє середовище, рівна Q2=К.S.Δt, де Q2- енергія , що виділяється в навколишнє середовище , Дж ; К - загальний коефіцієнт тепловідцачі , Дж / ( м . град ) ; S - поверхня охолодження провідника, м ; Тоді рівняння теплового балансу записується у наступному вигляді: Q=Q1+Q2=М.с.Δt+К.S.Δt, Для створення умов нормального режиму роботи , коли температура поверхні провідника змінюється в невеликих межах, можна прийняти , що Rпр , с , К є сталими величинами. Для умов роботи при короткому замиканні, холи йде виділення великої кількості тепла та швидко підвищується температура провідника , ці величини не будуть сталими . Тому необхідно експериментальне перевірити , за який час виникає на провіднику температура плавлення металу та при яких струмах це може виникнути. Температура плавлення металів 3. Опис приладів , що використовуються На рис.1 показана схема установки для дослідження плавких вставок запобіжників.  EMBED PBrush 
 Рис. 1 АТР – автотрансформатор регулюючий; НТ – навантажувальний трансформатор; ТТ- трансформатор струму; КІ, К2 -клеми для підключення провідника; А - амперметр ; ВК- вимикач для закорочення клеми КІ, К2 при встановленні необхідної величини струму ;РТ- реле струму; ХL -індуктивний опір; С-секундомір електричний. 4. Порядок проведення роботи Підібрати декілька провідників з різними поперечним січенням . Зачистити кінці провідника, що поєднується до клем КІ, К2. 3. Підєднати підготований провідник до клем КІ, К2. . 4 Встановити перемикач ВК в положення " Вкл ". 5. Штекер трансформатора струму ТТ встановити в гніздо " 50 ", що відповідає коефіцієнту трансформації струму Кт = 50/5 = 10 А/под. Показати підготовану схему роботи викладачу та з його дозволу ввімкнути схему до мережі. Ввімкнути автоматичний перемикач " А ". Повертаючи ручку АТР , встановити силу струму , при якій спрацює реле РТ та почне обертатися стрілка секундоміра " С ", ця величина струму , чи трохи більша буде початковою по струму. Відключити автоматичний перемикач " А ". Встановити стрілку секундоміра " С " в положення " О ". Вимикач " ВК " встановити в положення " Викл ". Ввімкнути автоматичний перемикач " А ". Після перегорання провідника занести до протоколу необхідні дані. Дослід повторити три рази , повторюючи вимоги п.п. 3,4,7,8,9. Після цього те саме повторити для провідників інших діаметрів . 10.Вимикач " ВК " встановити в положення " Вкл " та встановити велику силу струму . Повторити вимоги п.п. 8 , 9. Максимальна сила струму , яку можна отримати на установці, - 50 А . 11.Після завершення досліджень відключити автоматичний перемикач " А " та ручку автотрансформатора " АТР " встановити в положення " 0 ". Протокол 12.Визначити величину струму та внести до протоколу І = N Кт; Де - І величина вимірюємого струму, А ; N - покази амперметра , под ; Кт - коефіцієнт трансформації, А / под . 13.Визначити середнє значення часу перегорання провідника та занести до протоколу Тсер=(Т1+Т2+ТЗ)/З. Побудувати графіки залежностей для всіх діаметрів провідників. Використовуючи графіки І=f ( t } , побудувати залежності І = f( (d ).Час перегорання t = 0,2 сек. Провести розрахунок номінального струму плавкого запобіжника. По кривих І = f (t) підібрати приблизно необхідний діаметр провідника плавкої вставки , розрахувати кратність струму К = Ік / Ін , при якому плавка вставка розплавилась би напротязі 0,2 сек. Вимоги безпеки при виконанні лабораторної роботи Ввімкнення досліджуємого провідника необхідно проводити при виключеному автоматичному перемикачі " А ". Забороняється під час проведення експерименту торкатися руками до оголеного провідника. Забороняється під час проведення експерименту змінювати коефіцієнт трансформатора струму ТТ , шляхом перестановки штекера. Забороняється проникати всередину корпусів приладів та установок , а також доторкатись можливих доступу струмоведучих частин приладів (механічних частин затискачів для їх підключення до мережі та ін. ).