2 Опис лабораторної установки
З метою дослідження ПЗВ застосовується лабораторний стенд із змонтованою схемою досліджень і контрольно-вимірювальними приладами та натурні зразки ПЗВ різних виробників та конструктивного виконання.
На рисунку 7.6 наведено схему системи двопровідної мережі електропередачі із застосуванням ПЗВ. Трансформатори Т1 і Т2 моделюють підстанцію. Електроенергія передається по двох провідниках: фазному робочому L та об’єднаному нульовому робочому N і нульовому захисному PE, тобто PEN. Поділ об’єднаного провідника PEN на PE та N здійснюється ПЗВ А1.
Функціональна група Ф1 призначена для завдання струму витоку ІΔ, а також в сукупності з мілісекундоміром А2 типу Ф209 для організації режиму симуляції витоку. У позиції 1 перемикача S3 за допомогою опору R1 задають струм витоку ІΔ.
Рисунок 8.6 – Схема для дослідження ПЗВ
Після перемикання перемикача S3 в позицію 2 і замикання контактів 4-5 мілісекундоміра в колі остаточно виникне струм витоку. Одночасно із замиканням контактів 4-5 мілісекундоміра запускають його таймер (внутрішній перемикач S5), який припиняє відлік часу після розмикання контактів 7-8, приєднаних до резервних затискачів Х1-Х2 ПЗВ. В момент вмикання таймера контакти Х1-Х2 повинні бути замкнені.
Перемикач S2 призначений для формування виду струму витоку. У позиції 1 витікає змінний диференційний струм, а в позиції 2 чи 3 – постійний пульсуючий одного чи протилежного напрямку.
Запобіжник FU1 вмикається тільки в провідник L.
3 Порядок проведення роботи
1. Скласти схему для експериментальної перевірки ПЗВ (рисунок 8.6).
2. З метою контролю правильності приєднання нульових провідників необхідно їх кольорове позначення та відкрите (видиме) прокладання в електрощитку.
3. Щоб визначити мінімальну напругу мережі, за якої можливе тестування ПЗВ, перемикачем S1 через автотрансформатор Т2 подати напругу живлення і натиснути кнопку ТЕСТ, яка імітує пошкодження ізоляції. Якщо після натискання кнопки ПЗВ не вимкнувся, то він несправний, або занадто низька напруга мережі.
4. Щоб визначити мінімальне значення диференційного струму спрацювання ПЗВ ІΔmin для різних значень змінного та постійного пульсуючого струмів при певному струмі навантаження необхідно:
- вимкнути мережу та ПЗВ;
- встановити перемикач S2 в позицію 1, яка задає змінний струм витоку;
- виставити максимальне значення опору R1 (мінімальний струм витоку);
- встановити перемикач S2 в позицію 2 (симуляція витоку);
- підготувати мілісекундомір А2 до роботи, тобто під’єднати його до мережі і задати „Режим роботи – 2”;
- увімкнути мережу та ПЗВ;
- увімкнути секундомір клавішею „Мережа”, вимкнути перемикач „Пуск”, скинути покази в нуль;
- увімкнути перемикач мілісекундоміра „Пуск” і, поступово збільшуючи симульований струм витоку опором R1, за показом міліамперметра Р1 зафіксувати мінімальне значення диференційного струму спрацювання ПЗВ.
Дослід повторити для постійних пульсуючих струмів витоку (позиції 2 і 3 перемикача S2).
Режим неробочого ходу навантаження задається перемикачем S6, а навантаження – регулюванням сили струму.
5. Щоб визначити час не вимикання ПЗВ для кількох значень диференційного струму в межах від мінімального до максимального можливого з обов’язковим номінальним диференційним струмом необхідно:
- увімкнути мережу і вимкнути ПЗВ;
- перемикачем S2 задати вид струму витоку;
- перемикач S3 поставити в положення 1 (режим задання сили струму витоку);
- увімкнути ПЗВ;
- резистором R1 задати силу струму витоку;
- вимкнути перемикач „Пуск” мілісекундоміра і обнулити покази;
- перемикач S3 перемкнути в положення 2 (режим симуляції струму витоку);
- увімкнути перемикач „Пуск” мілісекундоміра;
- зафіксувати час не вимикання ПЗВ.
Для заданих виду та сили струму витоку процедуру повторити 10 разів і обчислити середній час не вимикання ПЗВ. Результати вимірювання занести в таблицю 8.3.
Таблиця 8.3 – Результати вимірювання мінімального значення диференційного струму спрацювання ПЗВ
IА, мА |
… |
… |
30 |
… |
||||||||||||||||
t, мс |
Вимір |
Середнє значення |
Вимір |
Середнє значення |
Вимір |
Середнє значення |
Вимір |
Середнє значення |
||||||||||||
1 |
2 |
… |
10 |
1 |
2 |
… |
10 |
1 |
2 |
… |
10 |
1 |
2 |
… |
10 |
|||||
Інтервал значень |
АС-… |
АС-… |
АС-… |
АС-… |
||||||||||||||||
4 Оформлення звіту
1 Призначення і принцип дії ПЗВ, конструктивні особливості основних типів ПЗВ, їх позначення і маркування.
2 Схема дослідження ПЗВ.
3 Результати дослідів, схеми, таблиці, розрахунки.
5 Контрольні запитання
1. В чому полягають особливості режиму роботи і конструкції ПЗВ?
2. Які є типи ПЗВ залежно від селективності працювання?
3. Як тестують ПЗВ, що встановлене в електрощитку?
4. Що таке час не вимкнення ПЗВ?
5. Для чого в ПЗВ використовуються конденсатори?
6. Які особливості приєднання ПЗВ в електрощитку до нульових провідників?
Лабораторна робота № 9
Схема керування вимикачем з електромагнітним приводом
Мета роботи: вивчення будови, принципу дії, організація дослідної схеми, дослідження та визначення експлуатаційних характеристик і показників автоматичних вимикачів.
1 Теоретичні положення
Автоматичний вимикач – це електроапарат, призначений для автоматичного захисту електромереж та обладнання від аварійних режимів – надструмів (перевантажень та струмів короткого замикання), а також для оперативної комутації струмів у ділянках електричних кіл.
Основною характеристикою автоматичного вимикача є часострумова (вимикальна) характеристика – залежність часу затримки вимикання від значення надструму. Формування часострумової характеристики реалізовується по-різному. Найчастіше її формують за допомогою теплового та електромагнітного розчеплювачів, або застосуванням вмонтованих мікроконтролерів, що програмуються. У першому випадку при виготовленні автоматичних вимикачів широкого вжитку стандарт EN 60898 передбачає для одного номінального струму три різні фіксовані типи вимикальних характеристик: B, C, D (рисунок 9.1).
Тип вимикальної характеристики визначає, за якої кратності надструму щодо номінального спрацює миттєвий електромагнітний розчеплювач.
Характерні місця застосування автоматичних вимикачів з різними вимикальними характеристиками:
В – обладнання з невеликими надструмами (захист електропроводки, звичайні прилади);
C – обладнання з надструмами до 5ІН (багатополюсні асинхронні двигуни тощо);
D – обладнання з великими надструмами (двополюсні асинхронні двигуни, трансформатори).
Рисунок 9.1 – Часострумові (вимикальні) характеристики автоматичних вимикачів
Автоматичні вимикачі, які монтуються на DIN-рейку 35 мм, виготовляються на номінальний струм від 0,5 до 63А одно, дво-, три- і чотириполюсними.
Номінальний струм вимикача, вказаний у маркуванні, стосується умовної температури 30ºС. Зі зміною температури довкілля цей струм змінюється: зі зростанням температури він зменшується, і навпаки. Із зростанням кількості встановлених поруч вимикачів номінальний струм падає.
В загальному випадку робочий номінальний струм Іе в зоні теплового захисту визначають за виразом:
Іе = Kt·KN·ІH,
де Kt – коефіцієнт зміни номінального струму залежно від температури довкілля t;
KN – коефіцієнт зміни номінального струму залежно від кількості встановлених поруч вимикачів N;
ІH – номінальний струм, вказаний у маркуванні.
Залежності Kt і KN для автоматичних вимикачів серії ВА47-29 подані у вигляді графіків (рисунок 9.2)
Рисунок 9.2 – Залежність поправкового коефіцієнта Kt від температури довкілля (а) та залежність поправкового коефіцієнта KN від кількості розташованих поруч автоматичних вимикачів (б)
Додатковими пристроями автоматичних вимикачів є розчеплювач мінімальної напруги, незалежний розчеплювач, додатковий контакт стану та аварійний контакт сигналізації.
Розчеплювач мінімальної напруги (рисунок 9.3) призначений для вимикання автомата у разі недопустимого зниження напруги. Конструктивно він є електронним пороговим елементом, що приєднується до контрольованого електричного кола. На механічний вихід розчеплювача мінімальної напруги виведено важіль, що діє на механізм незалежного розчеплення автомата. Як правило, розчеплювач мінімальної напруги має кнопку „ТЕСТ” для його перевірки.
Рисунок 9.3 – Схема вмикання розчеплювача