2. Лабораторные занятия

РАБОТА № 1. Исследование нагрева и износа изоляции проводников

1. Цель работы.

Изучить закономерности нагрева проводников электрическим током и влияния на этот процесс режима нагрузки. Построить защитные характеристики проводников и определить износ изоляции проводников при защите предохранителями и автоматическими выключателями.

2. Основные положения.

При нагреве проводников различают:

θ_жн - длительно допустимый нагрев жил по нормам, ⁰С (50…80⁰ в зависимости от изоляции); θ _дп - кратковременно допустимый нагрев при перегрузках (90…125⁰); θ_жм - максимально допустимое превышение температуры жилы над температурой среды по нормам при токе короткого замыкания - КЗ (125…350⁰); θ _ср.н - температура среды , определяемая нормами ( 25⁰ при прокладке внутри помещений и 15⁰ при прокладке в земле)

Превышение температуры жил по нормам:

θ _н= θ _жн - θ _ср.н .

Установившееся превышение температуры проводника:

θ _уст= θ _н ∙ (Iнг/Iдд)² ,

где Iнг – ток нагрузки, А; Iдд –длительно допустимый ток проводника - справочная величина, А.

Уравнение кривой нагрева (рис.1):

θ _t = θ _уст∙ [1-е ^{-( t / То)} ] ,

где θ _t - превышение температуры жилы в момент времени t, град.С; θ _уст - установившееся превышение температуры проводника, град С; То- постоянная времени нагрева проводника, равная времени нагрева проводника до установившейся температуры при отсутствии теплоотдачи в окружающую среду, мин.

Установившееся превышение температуры проводника наступает через время t = 3…4 То .

Постоянная времени нагрева То исследуемого проводника определяется графическим методом по построенной экспериментальной кривой θ_t = f (t) при значении θ_t = 0,632∙θ _уст.

Рис.1. Нагрев проводника электрическим током

Расчётная защитная характеристика проводника показывает допустимое время t протекания токов перегрузки и токов КЗ по проводнику при условии обеспечения паспортного срока службы изоляции проводника. При этом температура нагрева проводника не превышает допустимого значения.

Формула расчётной защитной характеристики исследуемого проводника:

t = 2,3∙Tо ∙ln (θ_уст - θ₀) / ( θ_уст - θ_t).

Износ изоляции проводников измеряют в относительных единицах, принимая за единицу износ при нормированной температуре жилы Т_дп. Согласно восмиградусного правила повышение Т_ж на каждые 8 градусов приводит к ускорению износа (старения ) изоляции вдвое и относительный износ изоляции за время «t» определяется из выражения:

И=2^{[(Тж.-Тж.н.) / 8]}=2^{[(Тt-Тж.н.) / 8]}

3. Порядок выполнения работы.

Автоматическим выключателем подать напряжение на стенд.

Включить SA1(рис.2) и измерять температуру проводника через каждые 10 секунд до установления θ_уст . По показаниям амперметра А определить силу тока в данном опыте. Показания амперметра А следует умножать на 10.

Отключить SA1.

Через 7…10 минут (температура проводника должна понизиться до температуры окружающей среды) включить SA1 и SA2 и повторить опыт.

В данном алгоритме выполнить всю работу.

Отключить стенд от электропитания.

Полученные данные занести в таблицу П3.

Рис.2. Схема испытательной установки.

В данной лабораторной работе: Т_жн = 55 ⁰ С, I_дд = 60 А.

Предохранитель выбирается по условию:

I < I_пв < I_дд ,

где I_пв - ток плавкой вставки предохранителя, А.

Автоматический выключатель выбирается по условию:

I < I_н.расц < I_дд ,

где I_н.расц - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А.

4. Содержание отчёта.

4.1. Построить график зависимости температуры нагрева от времени, при разных нагрузках θ_t =f ( t).

4.2.Определить постоянную времени нагрева То исследуемого проводника.

4.3. Выбрать номинальный ток плавкой вставки предохранителя и расцепителя автоматического выключателя, для защиты исследуемого проводника.

4.4. Определить относительный износ изоляции исследуемого проводника при разных нагрузках.

РАБОТА №2. Построение и исследование графиков электрических нагрузок

1.Цель работы

Освоить методы регистрации изменения электрических нагрузок во времени, построить и проанализировать график нагрузки.

2.Общие положения

Графики электрических нагрузок характеризуются средней, среднеквадратичной и максимальной нагрузкой. По графику нагрузки можно подсчитать расход электроэнергии за определённый период.

W_см = P_i T_i = P_смT_см ,

где T_i – промежуток времени, соответствующий постоянному значению мощности P_i ; Т_см – продолжительность смены, ч.