Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет харчових технологій
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Електронні апарати
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Електричні апарати
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторних робіт
для студентів напряму 6.050701
"Електротехніка та електротехнології"
денної та заочної форм навчання
Підпис(и) автора(ів) _________________
“ _____ ” ____________________20___р.
СХВАЛЕНО
На засіданні кафедри
електропостачання
промислових підприємств
Протокол №
від 2010 р.
Київ НУХТ 2010
Електричні апарати: Метод. вказівки до викон. Лаборатор. робіт для студ. напряму 6.050701 "Електротехніка та електротехнології" ден. та заоч. форм навч. / Укладач: О. В. Овчинніков. – Київ.НУХТ, 2010.-53с.
Рецензент О. М. Сірий, канд. техн. наук
Укладач О. В. Овчинніков
Відповідальний за випуск С. М. Балюта, канд. техн. наук. доц.
Лабораторна робота № 1
ВИВЧЕННЯ ПЛАВКИХ ЗАПОБІЖНИКІВ
1. Мета роботи
Мета роботи – вивчення принципу дії, будови, режимів роботи плавких запобіжників (ПЗ); визначення дослідним шляхом номінального струму плавкої вставки запобіжника; ознайомлення з принципом вибору запобіжників.
2. Основні теоретичні положення
Запобіжником називається захисний електричний апарат, який призначений для відключення ділянок електричних мереж, що захищаються, або захисту окремих електротехнічних установок від струмів короткого замикання та струмів перенавантаження.
Простота будови, виготовлення та обслуговування, невеликі габарити та маса, низька вартість та висока вимикна здатність забезпечили запобіжникам широке застосування.
Подальший розвиток запобіжників пов’язаний з застосуванням напівпровідникової техніки, де інші захисні засоби виявилися не ефективними. В електричних мережах до 1000 В запобіжники є одними з основних апаратів захисту. Запобіжники виготовляються на номінальні струми від десятків міліампер до тисяч ампер. ПЗ з номінальною напругою вище 1000 кВ застосовуються для захисту трансформаторів 10/0,4 кВ, трансформаторів власних потреб, трансформаторів напруги з номінальною напругою до 35 кВ.
Основними складовими ПЗ є корпус, плавка вставка, контакти кріплення плавкої вставки, дугогасний наповнювач (в деяких типах ПЗ).
Плавка вставка (ПВ) – це елемент запобіжника, який включається послідовно в електричне коло мережі, яка захищається. ПВ потребує заміни після спрацювання запобіжника. ПВ виготовляється з міді, цинку, срібла, у вигляді проволоки чи пластини змінного перерізу.
Корпус запобіжника виготовляється з ізолюючого матеріалу (фібри, фарфору), контакти – із латуні, алюмінію.
В якості наповнювача використовується кварцовий пісок, якій покращує гасіння електричної дуги при перегоранні плавкої вставки.
Принцип дії ПЗ побудований на тепловій дії електричного струму
[Дж],
Де R – опір плавкої вставки, Ом; І – діюче значення струму, А; t – час, с.
При проходжені через ПВ струму, який не перевищує номінальний, теплота в ПВ встигає розсіюватись у довкілля, температура ПВ не перевищує допустимого значення. При проходженні струму більшого за номінальний, кількість теплоти в ПВ не встигає розсіюватись у довкілля, температура ПВ збільшується, досягає температурі плавлення металу. ПВ розплавляється, при цьому розривається електричне коло.
Основною характеристикою ПЗ є часо-струмова характеристика. Часо-струмовою характеристикою називається залежність часу спрацювання ПЗ від струму, який проходить через ПВ.
Часо-струмовою характеристикою об’єкту, який захищає запобіжник називається залежність часу пошкодження ізоляції цього об’єкту від струму, який проходе по струмоведучим частинам об’єкту.
Для досконалого захисту необхідно, щоб часо-струмова характеристика ПЗ (рис. 1. 1, а, крива 1) в усіх точках проходила трохи нижче характеристики об’єкту, що захищається (рис. 1. 1, а, крива 2).
Рис. 1. 1 Часо-струмова характеристика запобіжника
Реальні характеристики ПЗ (рис. 1. 1, б, крива 1) та об’єкту (рис. 1. 1, б, крива 2) перетинаються. В зоні великих перенавантажень (зона Б) характеристика ПЗ проходить нижче за характеристику об’єкту, тобто запобіжник захищає об’єкт, в зоні невеликих навантажень (зона А) характеристика ПЗ проходить вище за характеристику об’єкту – запобіжник не захищає об’єкт.
2.1. Основні параметри запобіжників
Номінальною напругою ПЗ, Uном, називається найбільше значення робочої напруги, на яку розрахований запобіжник (ізоляція запобіжника) для довготривалої роботи.
Номінальним струмом плавкої вставки, ІПВ. НОМ, називається найбільше значення робочого струму, який витримує ПВ нескінченно довгий час без пошкодження (рис. 1. 1, а, пунктирна лінія 3). Температура ПВ при проходженні номінального струму не перевищує допустимого значення.
Номінальним струмом запобіжника ІЗП. НОМ,, називається найбільше значення номінального струму ПВ, яка може бути встановлена в корпус даного запобіжника (в корпус запобіжника можуть бути встановлені ПВ з різними номінальними струмами).
Пограничним струмом ПЗ, Іп, називається найменше значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється при досягненні усталеної температури (рис. 1. 1, а, пунктирна лінія 4).
Мінімальним струмом випробування, Івип. мін, називається значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється не пізніше ніж через 1 годину.
Максимальним струмом випробування, Івип. мах., називається значення робочого струму, за якого ПВ розплавляється менш ніж за 1 годину роботи.
Кратність мінімального струму випробування .
Кратність максимального струму випробування .
Максимальним струмом відключення запобіжника називається найбільше значення струму, яке запобіжник може відключити без пошкодження.
Треба зазначити, що в енергетиці часо-струмову характеристику називають характеристикою захисту плавкої вставки. Характеристикою захисту плавкої вставки називається залежність часу з моменту виникнення струму в ній до моменту розриву електричного кола від значення струму, який протікає через плавку вставку, або від кратності цього струму по відношенню до номінального:
або
Значення пограничного струму (рис. 1. 1, а) залежить від матеріалу ПВ, її форми, довжини та перерізу, конструкції запобіжника, температури довкілля.
При струмах, більших за пограничний, ПВ повинна перегорати за мінімальний час. Для зменшення часу плавлення ПВ при зростанні струму, ПВ надається спеціальна форма, або використовується металургійний ефект.
У першому випадку ПВ виготовляється з ділянками, які мають менший переріз (рис. 1. 2).
Рис. 1. 2 Форми плавких вставок
На ділянках з меншим перерізом виділяється більше теплоти при проходженні струму. При струмах в межах номінального, надлишкова теплота, що виділяється на ділянках з меншим перерізом, в наслідок теплопровідності матеріалу ПВ встигає розповсюдитись на ділянки з більшим перерізом, і вся ПВ має практично однакову температуру. При проходженні через ПВ струмів перенавантаження чи струмів короткого замикання (струм більший за номінальний), нагрів ділянок з меншим перерізом відбувається інтенсивно, надлишкова теплота не встигає розповсюджуватись на ділянки з більшим перерізом. На ділянках з меншим перерізом температура досягає температури плавлення і ПВ на цих ділянках плавиться. ПВ має 2 або більше ділянок з зменшеним перерізом, отже, якщо ПВ має 4 таких ділянки, вона перегорає в чотирьох місцях, кожний розрив має електричну міцність 200 В, сумарна електрична міцність розриву електричного кола складає 800 В. Це сприяє швидкому гасінню електричної дуги, яка виникає при плавленні ПВ і покращує струмообмежувальну здатність запобіжника.
У другому випадку (металургійний ефект) використовується здатність деяких легкоплавких металів (олово, свинец) в розплавленому стані розчиняти більш тугоплавкі метали (мідь, срібло).
На ділянки з меншим перерізом мідної плавкої вставки наносяться олов’яні кульки. При струмах перенавантаження, коли температура ПВ досягає температурі плавління олова, кульки розплавляються, розчиняючи мідь на яку вони були напаяні. Переріз ПВ в місцях розчину міді ще більше зменшується, а температура, за якої ПВ розриває електричне коло, значно зменшується порівняно з температурою плавління міді.
Таким чином, застосовуючи ПВ із змінним перерізом та металургійний ефект, запобіжникам надається дуже важлива перевага, порівняно з іншими захисними апаратами - покращується струмообмежувальна властивість запобіжника, тобто ПВ перегорає набагато раніше, ніж струм короткого замикання в електричному колі досягне усталеного значення. При цьому струм короткого замикання обмежується в 2-5 разів, тим самим зменшується руйнівна дія електродинамічних зусиль та теплового імпульсу струму короткого замикання.
Час, протягом якого ПЗ розриває електричне коло визначається за формулою:
t=tпл+ tп+ tд,
де tпл – час нагріву ПВ до температури плавлення; tп – час переходу ПВ з твердого стану в стан рідини; tд – час горіння електричної дуги.
Електрична дуга виникає раніше ніж розплавлена ділянка ПВ перейде в рідинний стан. Час гасіння електричної дуги повинен бути якомога меншим; він залежить від конструкції запобіжника та засобу гасіння електричної дуги.
ПВ виготовляються з міді, цинку, алюмінію, срібла, свинцю, олова. Найбільше розповсюдження мають мідні та цинкові ПВ.
2.2. Основні вимоги, що пред'являються до плавких запобіжників
До запобіжників пред'являються наступні вимоги:
Часо-струмова характеристика запобіжника повинна проходити нижче, але можливо ближче до часо-струмової характеристики об'єкту, що захищається.
При короткому замиканні запобіжники повинні працювати селективно.
Час спрацювання запобіжника при короткому замиканні має бути мінімально можливим, особливо при захисті напівпровідникових приладів. Запобіжники повинні працювати з струмообмеженням.
Характеристики запобіжника мають бути стабільними. Розкид параметрів із-за виробничих відхилень не повинен порушувати захисні властивості запобіжника.
У зв'язку із збільшенням потужності установок запобіжники повинні мати високу вимикну здатність.
Заміна згорілого запобіжника або плавкої вставки не повинна вимагати багато часу.
У промисловості найбільшого поширення набули запобіжники типів ПР-2 і ПН-2.
2.3. Класифікація запобіжників
Запобіжники класифікуються за конструктивними, функціональними і параметричними ознаками.
За конструкцією плавких вставок запобіжники поділяються на:
розбірні - запобіжники, що допускають заміну плавких елементів після спрацювання на місці експлуатації;
нерозбірні - запобіжники, у яких заміну підлягає вся плавка вставка.
По конструкції контактів плавкі вставки підрозділяються на плавкі вставки з:
ножовими контактами - плавка вставка вставляється в губки контактної основи;
болтовими контактами - плавка вставка приєднується безпосередньо до провідника комплектного пристрою;
фланцевими контактами - плавка вставка встановлюється на струмопровідній монтажній площині.
За наявності наповнювача розрізняються запобіжники:
без наповнювача;
з наповнювачем.
За формою корпусу плавкі вставки розділяються:
циліндричні (або трубчасті) - з плавкою вставкою циліндричної форми;
призматичні - з плавкою вставкою у вигляді прямокутного паралелепіпеда.
За виглядом плавких вставок в залежності:
від діапазону струмів відключення:
g - з вимикною здатністю в повному діапазоні струмів відключення;
а - з вимикною здатністю в частині діапазону струмів відключення;
за швидкодією:
нешвидкодіючи (плавкі вставки типу g і а) - характеристики їх забезпечують захист пристроїв з відносно великою сталою часу навантаження (трансформатори, електричні машини, кабелі);
швидкодіючі (плавкі вставки типу aR і gR) характеристики їх забезпечують захист пристроїв з відносно малою сталою часу навантаження (силові напівпровідникові прилади).
За наявності і конструкції основи:
з каліброваним основою - запобіжник, конструкція якого не допускає установку в його основі ПВ на номінальний струм більше передбаченого для даного запобіжника;
з некаліброваною основою - запобіжник, конструкція якого допускає установку в його основі ПВ на номінальний струм більше передбаченого для даного запобіжника.
За способом монтажу:
на власній основі - допускається установка запобіжника як на ізоляційної, так і на металевій монтажній площині;
без власної основи (з установкою на основі комплектних пристроїв), з контактами, призначеними для установки на ізоляційній панелі комплектного пристрою;
без власної основи (з установкою на провідниках комплектних пристроїв) - призначені для кріплення на підвідних провідниках комплектного пристрою.
За способом охолодження плавкої вставки:
з природним охолоджуванням - призначені для експлуатації при природній конвекції навколишнього повітря;
з примусовим охолодженням всієї або частини зовнішньої поверхні плавкої вставки.
За способом приєднання зовнішніх провідників:
із заднім приєднанням;
з переднім приєднанням;
з універсальним (переднім і заднім) приєднанням.
За наявності покажчика спрацьовування:
з покажчиком спрацьовування і бойком;
з покажчиком спрацьовування;
з бойком;
без покажчика спрацьовування і без бойка.
За наявності вільних контактів:
з вільними контактами;
без вільних контактів.
За кількістю полюсів:
однополюсні;
двополюсні;
триполюсні.
За напругою:
низьковольтні;
високовольтні.
2.4. Вибір плавких запобіжників.
Для безінерційного запобіжника у разі “спокійного навантаження” (печі опору, освітлювальні навантаження):
де Ірозр – розрахунковий струм у лінії.
При захисті лінії до одиничного двигуна з легким пуском (двигун металообробних верстатів, насоси):
де Іпуск. – пусковий струм двигуна.
Якщо пуск важкий (двигуни кранів, центрифуг):
При захисті лінії, що живить групу споживачів:
де Іпік. – піковий струм групи споживачів.
При зхисті зварювального апарату:
де Ізв – номінальний струм зварювального апарату, Т В – тривалість включення зварювального апарату.
Номінальна напруга запобіжника:
де – Uном. мережі - номінальна напруга мережі.
Номінальний струм запобіжника:
3. Типи і конструкція плавких запобіжників.
Стандарти на плавкі запобіжники визначені ДОСТ 17242-71.
Запобіжники з закритими розбірними патронами без наповнювача,тип ПР-2 (рис. 1.3).
Рис. 1. 3 Запобіжник ПР-2 та форми плавких вставок
ПВ 1 розміщена в герметичному трубчатому патроні. Патрон складається з фібрового циліндра 3, латунної обойми 4, латунного колпачка 5. Диски 6 жорстко пов’язані з контактними ножами 2, вони кріпляться до обойми 4 за допомогою ковпачків 5.
Процес гасіння дуги в запобіжниках ПР-2 відбувається наступним чином. При відключенні перегорають ділянки ПВ з меньшим перерізом, після чого виникає електрична дуга. Під дією високої температури дуги фіброві стінки патрона виділяють газ, в результаті чого тиск у патроні за долі напівперіоду піднімається до 4-8 МПа. За рахунок збільшення тиску піднімається вольт-амперна характеристика дуги, що сприяє її швидкому гасінню.
Тиск всередині патрона плавкого запобіжника пропорційно квадрату струму в момент плавлення вставки і може досягати великих значень. Тому фібровий циліндр повинен мати високу механічну міцність.
Запобіжники ПР-2 працюють безшумно, практично без викиду полум'я і газів, що дозволяє встановлювати їх на близькій відстані один від одного. Плавкі запобіжники ПР-2 випускаються двох осьових розмірів - короткі та довгі. Короткі запобіжники ПР-2 призначені для роботи на змінній напрузі не вище 380 В. Вони мають меншу вимикну здатність, ніж довгі, розраховані на роботу в мережі з напругою до 500 В.
Технічні характеристики запобіжників ПР-2
В залежності від номінального струму випускається шість габаритів патронів різних діаметрів. У патрони кожного габариту можуть встановлюватися вставки на різні номінальні струми. Так, у патроні з номінальним струм 15 А можуть бути встановлені вставки з номінальним струм 6, 10 і 15 А.
Номінальні струми патронів: 15, 60, 100, 200, 350, 600, 1000 А.
Номінальні струми ПВ: 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 350, 430. 500, 600, 700, 850, 1000 А.
Плавкі запобіжники з дрібнозернистим наповнювачем ПН-2.
Рис. 1. 4. Запобіжник ПН-2
Запобіжники ПН-2 більш досконалі, ніж запобіжники ПР-2. Корпус квадратного перерізу 1 запобіжника типу ПН-2 виготовляється з міцної порцеляни або стеатіту. Усередині корпусу розташовані стрічкові плавкі вставки 2 і наповнювач - кварцовий пісок 3. Плавкі вставки приварюються до диску 4, що кріпиться до пластин 5, пов'язаних з ножовими контактами 9. Пластини 5 кріпляться до корпусу гвинтами.
В якості наповнювача в запобіжниках ПН-2 використовується кварцовий пісок з вмістом SiO2 не менше 98%, із зернами розміром (0,2-0,4) 10-3 мм і вологістю не вище 3%. Перед засипанням пісок ретельно просушується при температурі 120-180 °С. Зерна кварцового піску мають високу теплопровідність і добре розвинену охолоджуючу поверхню.
Плавка вставка запобіжників ПН-2 виконується з мідної стрічки товщиною 0,1 - 0,2 мм. Для отримання струмообмеження вставка має звужений переріз 8. Плавка вставка розділена на три паралельні гілки для більш повного використання наповнювача. Застосування тонкої стрічки, ефективний тепловідвід від звужених ділянок дозволяють вибрати невеликий мінімальний переріз плавкої вставки для даного номінального струму, що забезпечує високу струмообмежуючу здатність. З'єднання декількох звужених ділянок послідовно, сприяє уповільненню зростання струму після плавління плавкої вставки, так як зростає напруга на дузі запобіжника. Для зниження температури плавлення на ПВ наносяться олов'яні смужки 7 (металургійний ефект).
Принцип роботи запобіжника ПН-2
При короткому замиканні плавка вставка запобіжника ПН-2 згорає і дуга горить в каналі, утвореному зернами наповнювача. Через горіння в вузькій щілині при струмах більших за 100 А дуга має зростаючу вольт-амперну характеристику. Градієнт напруги на дузі дуже високий і досягає (2-6) 104 В / м. Цим забезпечується гасіння дуги за кілька мілісекунд. Наповнювач сприяє відводу тепла від електричної дуги.
Після спрацювання запобіжника плавкі вставки разом з диском 4 замінюються, після чого патрон засипається піском. Для герметизації патрона під пластини 5 кладеться азбестова прокладка 6 що охороняє пісок від зволоження. При номінальному струмі 40 А і нижче запобіжник має більш просту конструкцію.
Технічні характеристики запобіжників ПН-2
Запобіжники ПН-2 виконуються на номінальний струм до 630 А. Максимальне значення струму короткого замикання, який може відключатися запобіжником, досягає 50 кА (діюче значення струму металевого короткого замикання мережі, в якій встановлюється запобіжник).
Невеликі габарити, незначна витрата дефіцитних матеріалів, висока струмообмежуюча здатність є перевагами плавкого запобіжника ПН-2.
Номінальні струми патронів: 100, 250, 400, 600 А (ПН-2-100, ПН-2-250, ПН-2-400, ПН-2-600).
Номінальні струми ПВ: 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600 А.
Запобіжники ПНБ-2 (Б - швидкодіючий) мають таку ж конструкцію, як і ПН-2, ПВ у них срібні і призначені для захисту електричних пристроїв з напівпровідниковими силовими вентилями.
Запобіжники серії ПД і ПДС розраховані для захисту ланцюгів постійного струму напругою до 350 В і ланцюгів змінного струму з частотою 50 Гц напругою до 380 В. Запобіжники серії ПД виготовляються семи величин на струми від 1 до 630 А, серії ПДС - шести величин на струми від 1 до 350 А і мають підвищену механічну міцність. Запобіжники серії ПДС відрізняються від запобіжників серії ПД тим, що корпус у них виконаний не з фарфору, а із стеатиту. Циліндри цих запобіжників також заповнені кварцовим піском. На торці є контрольне вікно для спостереження за справністю запобіжника.
Гасіння дуги здійснюється за рахунок високого тиску і інтенсивного охолоджування у вузьких каналах наповнювача. Відключаюча здатність цих запобіжників до 15 кА.
Запобіжники серії НПН мають нерозбірні плавкі вставки, заповнені кварцовим піском. Служать для захисту ланцюгів змінного струму напругою до 500 В.
Наприклад, запобіжник НПН-2-60 має номінальну напругу 500 В, номінальний струм патрона 60 А, номінальний струм вставок 6, 10, 25, 30, 40, 60 А.
Запобіжники серії ПП-17-39. Випускаються на номінальну напругу змінного струму до 500 В і постійного до 440 В, номінальний струм 1000 А, номінальні струми вставок 500, 630, 800 і 1000 А. патрон розбірний, заповнений кварцовим піском.
Запобіжники напругою вище 1000 В за призначенням і принципу роботи аналогічні запобіжникам з напругою до 1000 В. Вони призначені для захисту силових трансформаторів, повітряних і кабельних ліній (тип ПКТ), трансформаторів напруги (тип ПКН) в електромережах трифазного змінного струму частотою 50 і 60 Гц на номінальну напругу 3-35 кВ; силових електричних ланцюгів (тип ПКЕ) і трансформаторів напруги (тип ПКЕН) змінного струму частотою 50 і 60ГЦ в комплектних розподільних пристроях екскаваторів і пересувних електростанцій на номінальну напругу 6, 10 і 35 кВ з номінальними струмами запобіжників до 200 А.
Основною складовою запобіжників ПК є патрон у вигляді фарфорової трубки, закритої на торцях металевими кришками, заповнений кварцовим піском, який охоплює плавкий елемент з проволоки по всій його довжині. Запобіжники ПКТ і ПКЕ мають покажчик спрацьовування, ПКН і ПКЕН не мають.
Запобіжники типу ПВТ (вихлопні, колишня назва – запобіжники стріляючі типу ПСН) виготовляються на номінальні напруги 10-110 кВ. Вони призначені для встановлення у відкритих розподільчих пристроях. У сільських електричних мережах найбільш розповсюджені запобіжники ПВТ-35 для захисту трансформаторів напругою 35/10 кВ.
Рис. 1. 5. Запобіжник вихлопний ПВТ-35
а, б - загальний вигляд і патрон запобіжника ПВТ (ПСН) -35; в - запобіжник ПСТ (ПС) -35 МУ1; 1 і 1'-контактний ніж; 2 - вісь; 3 - опорний ізолятор; 4 - плавка вставка; 5 - трубка з газогенеруючого діелектрика; 6 - гнучкий зв'язок; 7 - кінцевик; 8 – патрубок.
Основний елемент патрона запобіжника - газогенеруюча трубка 5 з вініпласту (рис. 1.5). Всередині трубки розташований гнучкий провідник 6, з'єднаний одним кінцем з плавкою вставкою 4, розташований в металевій голівці патрона, а другий - з контактним кінцевиком 7.
Патрон запобіжника розміщується на двох опорних ізоляторах 3, укріплених на цоколі (рамі). Головка патрона затиснута спеціальним утримувачем на верхньому ізоляторі. На нижньому ізоляторі укріплений контактний ніж 1 зі спіральною пружиною, яка прагне повернути ніж навколо осі 2 в положення 1'. Ніж 1 з’єднаний з контактним кінцевиком 7 патрона.
Використовуються цинкові плавкі вставки, а також подвійні вставки з міді і сталі (сталева вставка, розташована паралельно мінній, сприймає зусилля пружини, яка прагне витягнути з патрона гнучкий провідник; при короткому замиканні спочатку розплавляється мідна, потім сталева плавка вставка).
Після перегорання ПВ контактний ніж звільняється і, повертаючись (відкидаючись) під дією пружини, тягне за собою гнучкий провідник, який потім викидається з патрона. Під дією дуги, що утворилася після розплавлення ПВ, стінки вініпластової трубки інтенсивно генерують газ. Тиск у патроні підвищується, потік газу створює сильне поздовжнє дуття, що гасить дугу. Процес викиду розпечених газів через нижній отвір патрона супроводжується звуком, схожим на постріл. У зв'язку зі збільшенням довжини дуги в процесі викиду гнучкого зв'язку під час відключення перенапруги не виникає, але ці запобіжники не володіють і струмообмежуючим ефектом. Як видно з малюнка 1.5, плавка вставка розміщена не в трубці, а в металевому ковпаку, що закриває один кінець. Це виключає газоутворення в нормальному режимі, коли плавка вставка також може нагріватися до високої температури.
Промисловість випускає вихлопні (стріляючі) запобіжники типу ПВТ-35МУ1, наведений на рис. 5, в. Патрон цього запобіжника, на відміну від розглянутого вище, має металевий патрубок 8, в якому встановлено мідний клапан, який закриває поперечний дут’євий отвір патрубка. При гасінні великих струмів короткого замикання, коли інтенсивно розвивається дуга, тиск у патроні швидко зростає і викидає клапан, внаслідок чого отвір патрубка відкривається. При гасінні дуги з малими струмами отвір патрубка залишається закритим, забезпечуючи підвищення тиску в патроні.
Керовані плавкі запобіжники типу УПС-35. Для усунення одного з істотних недоліків запобіжників - труднощі узгодження послідовно встановлених апаратів через невідповідність характеристик - на базі запобіжників ПВТ (ПС)-35МУ1 розроблені керовані запобіжники УПС-35У1, призначені для захисту трансформаторів напругою 35 / 6 ... 10 кВ. Є також розробки керованих запобіжників на напругу 110 кВ.
Гнучкий провідник всередині патрона керованого запобіжника з'єднаний з плавкою вставкою не жорстко, а через контактну систему, яка забезпечує механічний розрив ланцюга плавкою вставки під дією приводу при спрацьовуванні релейного захисту. Коли виникає коротке замикання, релейний захист спрацьовує і в результаті дії приводу контактний ніж спільно з гнучким зв'язком переміщується вниз.
При цьому контактна система, розташована всередині патрона, розмикається. Решта процесів - подальше переміщення і викидання гнучкого провідника, гасіння дуги - здійснюються так само, як і при перегоранні ПВ в некерованому вихлопному запобіжнику. При великих токах короткого замикання плавка вставка керованого запобіжника перегорає раніше, ніж спрацює релейна захист.
4. Експериментальна установка
Сема для зняття часо-струмових характеристик зображена на рис. 1.6.
Рис. 1. 6. Електрична схема лабораторної установки
Елементи схеми: SA1 – вимикач для підключення установки до мережі 220 В змінного струму; TV1 – автотрансформатор (ЛАТР) – призначений для регулювання струму в ПВ запобіжника, що випробується; TV2 – силовий трансформатор; FU – запобіжник, що випробується; R – струмообмежуючий резистор; РA1 – амперметр зі шкалою до 20 А; PA2 – амперметр зі шкалою до 100 А; SA3 – перемикач амперметрів: у лівому положенні працюють обидва амперметри, але відлік ведеться по РА1; у правому положенні працює тільки РА2; HLR – сигнальна червона лампа, вона сигналізує про те, що установка знаходиться під напругою; КМ – котушка контактора постійного струму; КМ.1 – силові контакти контактора постійного струму, які шунтують запобіжник, що випробується при встановленні заданого струму; КМ.1 – вторинні контакти контактора постійного струму, які включають коло живлення первинної обмотки знижуючого трансформатора TV3, з вторинної обмотки якого подається напруга 36 В на лічильник імпульсів РС; VD1-VD4 – мост для живлення котушки КМ контактора постійного струму; SA2 – вимикач для вмикання та вимкнення контактора постійного струму; ТА – трансформатор струму, який через пост VD5-VD8 живить проміжне реле постійного струму KL. Контакти KL.1 реле KL відключають коло живлення лічильника імпульсів РС в момент перегорання плавкої вставки FU. Контакти KL.2 реле KL вмикають коло живлення зеленої сигнальної лампи, загорання якої свідчить про те, коло живлення лічильника імпульсів РС готове до роботи.
5. Порядок виконання роботи
Теоретична частина повинна бути вивчена студентами до прихода в лабораторію.
В лабораторії потрібно:
І. Вивчити конструкцію плавких запобіжників на зразках матеріальної частини.
ІІ. Зняти часо-струмові характеристики трьох мідних круглих ПВ різного діаметру. ПВ (проволочки) дає викладач або лаборант.
1. Визначити за допомогою мікрометра діаметр плавкої вставки, значення записати у зошит.
2. Встановити руківку ЛАТРа в нульове положення, обертаючи проти годинникової стрілки до упору.
3. Встановити вимикачі:
SA1 та SA2 – в положення “Вимкнуто”;
SA3 – в положення “РА2”.
5. Стріли лічильника імпульсів РС встановити в нульове положення.
6. Встановити в патрон запобіжника плавку вставку найменшого діаметру. Патрон встановити в роз’єми запобіжника експериментальної установки.
7. Доповісти викладачу про готовність (без дозволу викладача включати установку категорично заборонено).
8. Після отримання дозволу на вмикання установки встановити:
а) вимикач SA1 в положення “Ввімкнено”, при цьому повинна загорітися червона сигнальна лампа HLR;
б) вимикач SA2 встановити в положення “Ввімкнено”. Повинен спрацювати контактор КМ (чутно удар якора о полюсний кінцевик). При цьому контакти КМ.1 замкнуться, шунтуючи плавку вставку FU, а контакти КМ.2 розімкнуться і розірвуть первинне коло трансформатора TV3, який живить лічильник імпульсів РС.
9. Обертаючи руківку ЛАТРа за годинниковою стрілкою, встановити за амперметром РА2 максимально можливий струм (60 А). При цьому на початку обертання руківки ЛАТРа повинно спрацювати реле KL (буде чутно відповідний удар якора), контакти реле KL.1 та KL.2 замкнуться. Контакти KL.1 підготували коло живлення трансформатора ТV3 і відповідно лічильник імпульсів РС, а контакти KL.2 ввімкнули коло живлення зеленої лампи HLG, яка сигналізує про готовність установки до випробування.
10. Вимикач SA2 встановити в положення “Вимкнено”. При цьому контактор КМ відпустить якір, його контакти КМ.1 розімкнуться і струм буде проходити безпосередньо через плавку вставку FU, одночасно замкнуться контакти КМ.2, які замикають коло живлення лічильника імпульсів РС.
Після перегорання плавкої вставки FU коло силового трансформатора TV2 розімкнеться, трансформатор струму ТА знеструмиться, відповідно контакти реле KL KL.1 розірвуть коло живлення лічильника імпульсів РС і він зупиниться, а KL.2 розірвуть коло живлення зеленої лампи, вона згасне.
11. Вимикач SA1 встановити в положення “Вимкнено” і обов’язково одразу встановити руківку ЛАТРа в нульове положення (обертати проти годинникової стрілки до упору).
12. Значення струму та кількість імпульсів лічильника імпульсів РС записати в табл. 1. 1.
Таблиця 1. 1
Струм, А
d1= мм
d2= мм
d3= мм
Кількість імпульсів
Час, с
Кількість імпульсів
Час, с
Кількість імпульсів
Час, с
60
50
40
30
20
10
Час в секундах отримують множенням кількості імпульсів на 0,02.
Стрілки лічильника імпульсів встановити в нульове положення. Досліди проводити для одного діаметра ПВ при струмах, зазначених в табл. 1.1.
Примітки:
при струмах 20 А і менше вимикач SA3 встановити в ліве положення і відлік струму вести за амперметром РА1.
Якщо під час випробування струм за амперметром буде зменшуватися, його треба підтримувати на заданому рівні за допомогою руківки ЛАТРа.
Аналогічні досліди провести для ПВ інших діаметрів. При випробуванні ПВ великих діаметрів час проходження струму через ПВ не повинен перевищувати 20000 імпульсів (два повних кола лівої стрілки лічильника імпульсів) після чого установку потрібно вимкнути, дотримуючись усіх правил, наведених вище.
Якщо ПВ не перегоріла, скажімо, при 30 А, то при 20 А дослід проводити не потрібно, так як за цей проміжок часу вона напевно не перегорить.
6. Зміст звіту
Звіт повинен складатись з: мети робити та локанічного її опису; схеми установки та переліку приладів; даних дослідів у вигляді таблиці; побудованих на одному графіку часо-струмових залежностей t=f(I); висновків по роботі.
7. Контрольні запитання
1. Призначення плавких запобіжників.
2. Типи плавких запобіжників та їх будова.
3. Матеріали плавких вставок.
4. Для чого плавка вставка виготовляється із змінним перерізом?
5. Що таке металургійний ефект і для чого він застосовується в запобіжниках?
6. Для чого патрон запобіжника ПР-2 виготовляється з фібри?
7. Принцип роботи запобіжника ПН-2.
8. Який струм називається номінальним струмом плавкої вставки?
9. Який струм називається номінальним струмом запобіжника?
10. Призначення наповнювача в запобіжниках ПН-2.
11. Який струм називається максимальним струмом відключення?
12. Сутність струмообмежуючої дії запобіжника.
13. Що називається часо-струмовою характеристикою запобіжника?
14. Що називається пограничним струмом запобіжника?
15. Умови вибору запобіжника.
8. Література
[1], с. 349…369; [2], с. 186…194, [4], с. 311…312.
Лабораторна № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ КОНТАКТОРІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
1 .Мета роботи
Мета роботи – вивчити призначення, принцип роботи, конструкцію та типи контакторів постійного струму, провести їх експериментальне дослідження та визначити експлуатаційні характеристики.
2. Основні теоретичні положення
Контактором називається комутаційний електричний апарат дистанційної дії, якій призначений для частих включень і відключень силових електричних кіл за нормальних режимах роботи. Контактор - це, мабуть, самий старий апарат, який застосовувався для керування електродвигунами. Найбільше поширення в усьому світі отримали електромагнітні контактори. Вони є основними комутаційними апаратами схем з струмами більше 50 А.
Всі контактори класифікуються:
• за родом струму силових кіл і кіл управління (включаючої котушки) - постійного, змінного, постійного і змінного струму;
• за числом головних полюсів - від 1 до 5;
• за номінальним струмом силових контактів - від 1,5 до 4800 А;
• за номінальною напругою силових контактів: від 27 до 2000 В постійного струму; від 110 до 1600 В змінного струму частотою 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;
• за номінальною напругою котушки включення: від 12 до 440 В постійного струму, від 12 до 660 В змінного струму частотою 50 Гц, від 24 до 660 В змінного струму частотою 60 Гц;
• за наявністю допоміжних контактів - з контактами, без контактів.
Контактори постійного струму призначені для комутації ланцюгів постійного струму і, як правило, приводяться в дію електромагнітом постійного струму. Загальні технічні вимоги до контакторів і умови їх роботи регламентовані ДОСТ 11206—77.
Категорії застосування контакторів постійного струму:
• ДС-1 — активне або малоіндуктивне навантаження;
• ДС-2 — пуск електродвигунів постійного струму з паралельним збудженням і їх відключення за номінальної частоти обертання;
• ДС-3 — пуск електродвигунів з паралельним збудженням і їх відключення при нерухомому стані або повільному обертанні ротора;
• ДС-4 — пуск електродвигунів з послідовним збудженням і їх відключення при номінальній частоті обертання;
• ДС-5 — пуск електродвигунів з послідовним збудженням, відключення не-рухливих або таких, що повільно обертаються двигунів, гальмування оберненим вмиканням.
Вимоги до контакторів:
1.Висока вимикна і вмикна здатність – не нижче 10 Іном, а в окремих випадках до 20 Іном ;
2. Тривала робота за великої частоти відключень;
3. Висока комутаційна зносостійкість –
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора