Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические и электронные аппараты. Лабораторный практикум
.pdf
7. Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора, установить по вольтметру напряжение на выходе автотрансформатора, равное
220 В.
8. Включить выключатель. После срабатывания реле времени считать время t, высвечивающееся на индикаторе измерителя тока и времени,
и занести его в табл. 2.7. Время срабатывания для каждой уставки определять как среднее арифметическое трех измерений t
9. Отключить выключатель. Увеличить уставку t
= (t1 + t2 + t3 ) / 3.
cp
реле времени,
y
например на 1 с.
10. Повторить операции, начиная с включения выключателя и заканчивая увеличением уставки t
реле времени до значения, равного 9 с.
y
11. По данным табл. 2.7 построить зависимость выдержки времени
от уставки электромеханического реле времени t
= f(ty).
cp
12. Определить погрешность отработки времени t.
В отчете к лабораторной работе следует указать цель работы, привести электрическую схему установки, результаты измерений, графики и выводы.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте назначение реле времени.
2. Перечислите способы создания выдержки времени.
3. Назовите достоинства и недостатки рассмотренных реле времени.
4. Что называют выдержкой времени на срабатывание; уставкой реле?
5. Какие типы реле следует применять для получения больших и ка-
кие для малых выдержек времени?
6. Какие узлы влияют на точность моторного реле, реле с часовым
механизмом и реле с электромагнитным замедлением?
7. Какие внешние факторы влияют на точность реле?
2.8. Лабораторная работа 8. Измерение сопротивления
сдвоенного реактора
Цель работы: опытным путем получить значения активного и реактивного сопротивлений сдвоенного токоограничивающего реактора для
разных режимов.
Общие сведения
Реактор представляет собой индуктивность, обычно с линейной характеристикой. В электрических сетях реакторы используются для ограничения токов КЗ и поддержания определенного уровня напряжения на шинах при КЗ. Величина тока КЗ I
на линии, подключенной к сборным ши-
КЗ
51
а) б)
нам через реактор L (рис. 2.27, а),
определяется эквивалентным сопротивлением системы X
нием реактора X
I
КЗ
=
√
P
∙X
3
и сопротивле-
С
E
С
С
+ X
,
Р
– ЭДС системы.
С
Напряжение U
на шинах, от
Ш
где Е
которых питаются другие потребители, снижается до величины
Рис. 2.27. Схемы включения
X
X
+ X
С
Р
.
Р
одинарного (а) и сдвоенного (б)
реакторов
U
Ш
Так как Х
= E
с
>> ХС, то при отсут-
Р
ствии реактора ток КЗ оказывается гораздо выше, а напряжение на шинах
падает до нуля. Следовательно, применение реакторов повышает устойчивость работы системы электроснабжения в аварийных режимах и позволяет выбирать аппаратуру подстанций по меньшим величинам токов отключения и токов термической и динамической стойкости, что удешевляет
распределительные устройства.
Главный недостаток использования реакторов – потери мощности
(активной и реактивной) и напряжения на реакторе в номинальном режиме. Для уменьшения потерь реактивной мощности и падения напряжения
применяются сдвоенные реакторы – катушки индуктивности с выводом от
средней точки. К источнику сдвоенный реактор подключается своим средним выводом (рис. 2.27, б), а нагрузки (линии, секции сборных шин) подключаются к выводам от концов ветвей. Магнитные поля ветвей реактора
направлены встречно и ослабляют друг друга. Коэффициент магнитной
связи ветвей реактора k находится по формуле
X
k =
X
где Х
, ХВ – индуктивное сопротивление взаимоиндукции ветвей и индук-
М
тивное сопротивление ветви реактора; L
M
М
=
,
L
В
В
и М – индуктивность одной ветви
В
и взаимная индуктивность ветвей сдвоенного реактора.
а)
б) в)
Рис. 2.28. Режимы работы сдвоенного реактора
52
У сдвоенных реакторов различают следующие режимы:
- одноцепный (рис. 2.28, а) с сопротивлением Х
= ХВ;
1
- двухцепный или сквозной (рис. 2.28, б) с результирующим сопро-
тивлением Х
- продольный (рис. 2.28, в) с сопротивлением Х
= 0,5(1 – k)ХВ (при равенстве токов I1 и I2);
2
= 2(1 + k)ХВ.
3
В номинальном (сквозном) режиме работы при примерно одинаковой нагрузке ветвей индуктивное сопротивление реактора снижается тем
сильнее, чем ближе коэффициент k к единице. Поэтому снижается и падение напряжения на реакторе. При возникновении КЗ в присоединениях одной ветви (режим близок к одноцепному, так как ток этой ветви гораздо
больше, чем другой) сопротивление реактора оказывается достаточным
для ограничения тока КЗ. Но в таком режиме из-за магнитной связи ветвей
повышается напряжение на ветви с небольшим током, причем тем больше,
чем выше k. При одновременном КЗ в обеих ветвях ток ограничивается
слабо, так как это сквозной режим и сопротивление реактора мало. Следствие – рост электродинамических усилий в ветвях реактора. Для уменьшения перенапряжений и электродинамических сил сдвоенные реакторы
выполняются с коэффициентами связи 0,30,5.
В сетях с напряжением 6, 10 и 35 кВ применяются так называемые
бетонные реакторы, витки катушек которых залиты в бетонные стойки. В
сетях с напряжением 35 кВ и выше устанавливаются масляные реакторы,
катушки которых размещены в баке с трансформаторным маслом.
Основные параметры реактора:
- номинальное напряжение U
- номинальный ток I
;
H
- относительное реактивное сопротивление х
актора – сопротивление одной ветви). С сопротивлением Х
;
H
% (для сдвоенного ре-
р
в именованных
Р
единицах относительное сопротивление связано соотношением
I
√
3
U
Н
Н
XР∙100,
где I
% =
x
р
, UН – номинальный ток и напряжение реактора;
Н
- коэффициент связи ветвей k (для сдвоенного реактора);
- ток термической стойкости I
- ток динамической стойкости i
для времени t;
T
.
уд
Описание лабораторной установки
Для выполнения экспериментов используется макет сдвоенного реактора (блок 373). Сопротивления реактора измеряются методом вольтметра и амперметра, причем для измерения полного сопротивления на реактор подается переменное напряжение, а для измерения активного сопротивления – постоянное. Источником питания служат автотрансформатор
53
(блок 318.2), понижающий однофазный трансформатор (блок 372) и, при
измерении активного сопротивления, выпрямитель (блок 322). Для ограничения тока через реактор в цепь включается реостат (блок 323.3). Ток и
напряжение измеряются мультиметрами блока 508.2. Схемы электрических соединений для измерения сопротивления реактора в разных режимах
показаны на рис. 2.29 – 2.30.
а)
Рис. 2.29. Схемы подключения сдвоенного реактора для измерения
полного сопротивления в различных режимах работы:
а – одноцепной; б – сквозной; в – продольный
б)
в)
Рис. 2.30. Схема подключения сдвоенного реактора
для измерения активного сопротивления
Порядок выполнения работы:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного зазем-
ления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» автотрансформатора.
2. Установите сопротивление реостата равным 20 Ом.
Измерение полного сопротивления реактора для одноцепного
режима
3. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.29, а.
Переключатель пределов мультиметра, используемого в качестве
амперметра, установите в положение «2 А» переменного тока, прибор
включать в схему через гнезда «СОМ» и «А». Переключатель пределов
мультиметра, используемого в качестве вольтметра, установите в положе-
54
ние «2 V» переменного тока, подключается прибор через гнезда «СОМ» и
«V».
4. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0», включите тумблеры «СЕТЬ» автотрансформатора и блока мультиметров, включите используемые приборы.
5. Увеличивая напряжение на выходе автотрансформатора так, чтобы
ток через реактор изменялся в пределах от 0,5 до 1 А, измерьте несколько
значений этого тока и напряжения на реакторе. Результаты измерений заносите в табл. 2.8.
ВНИМАНИЕ! При всех экспериментах протекающий по реостату
ток не должен превышать 1 A.
Таблица 2.8
Напряжение U, В
Ток I, А
Сопротивление Z, Ом
6. По формуле Z = U/I рассчитайте и внесите в табл. 2.8 значения
полного сопротивления реактора.
7. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0», выключите тумблер «СЕТЬ».
Измерение полного сопротивления реактора для сквозного и про-
дольного режимов
8. Измените схему соединения блоков в соответствии с рис. 2.29, б
(для сквозного режима) или рис. 2.29, в (для продольного режима, в этом
случае переключатель пределов мультиметра-вольтметра установите в положение «20 V» переменного тока).
9. Повторите выполнение п. 4 – 7 для каждого режима.
Измерение активного сопротивления реактора для одноцепного
режима
10. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.30.
Переключатель пределов мультиметра-амперметра установите в положение «2 А» постоянного тока, прибор включать в схему через гнезда
«СОМ» и «А». Переключатель пределов мультиметра-вольтметра установите в положение «200 mV» постоянного тока, подключается прибор через
гнезда «СОМ» и «V».
11. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0»,
включите тумблеры «СЕТЬ» автотрансформатора и блока мультиметров,
включите используемые приборы.
55
12. Увеличивая напряжение на выходе автотрансформатора так, что-
p
p
p
бы ток через реактор изменялся в пределах от 0,5 до 1 А, измерьте несколько значений этого тока и напряжения на реакторе. Результаты измерений заносите в табл. 2.9.
Таблица 2.9
Напряжение U, В
Ток I, А
Сопротивление R, Ом
13. По формуле R = U/I рассчитайте и внесите в табл. 2.9 значения
активного сопротивления реактора.
14. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0», выключите тумблер «СЕТЬ».
Измерение активного сопротивления реактора для сквозного и
продольного режимов
15. Измените схему соединения реактора в соответствии с рис. 2.29,
б (для сквозного режима) или рис. 2.29, в (для продольного режима, в этом
случае переключатель пределов мультиметра-вольтметра установите в положение «2 V» постоянного тока).
16. Повторите выполнение п. 11 – 14 для каждого режима.
Расчет индуктивного сопротивления реактора
17. По полученным результатам рассчитайте средние значения полного Z
и активного Rср сопротивлений для каждого режима. Результаты
ср
расчетов заносите в табл. 2.10.
Таблица 2.10
Сопротивления
Полное сопротивление Z
Активное сопротивление R
Реактивное сопротивление X
, Ом
c
c
одноцепный сквозной продольный
, Ом
, Ом
c
Режимы
18. Рассчитайте индуктивные сопротивления реактора для каждого
режима по формуле
X
ср
=
2
Z
ср
– R
2
ср
.
В отчете к лабораторной работе следует указать цель работы, привести электрические схемы соединений, результаты измерений и расчетов,
выводы.
56
Контрольные вопросы
1. Чем вызвана необходимость ограничения токов КЗ?
2. Для чего в электрических сетях используются реакторы?
3. В чем состоит отличие одинарных и сдвоенных реакторов?
4. Когда и почему целесообразна установка сдвоенных реакторов?
5. Почему в одноцепном режиме сопротивление сдвоенного реактора
выше, чем в сквозном?
6. Почему в одноцепном режиме сопротивление сдвоенного реактора
ниже, чем в продольном?
7. Опишите конструкцию реакторов.
8. Какие значения обычно имеет коэффициент связи ветвей сдвоен-
ного реактора и почему? Что показывает эта величина?
2.9. Лабораторная работа 9. Вольт-амперная характеристика
ограничителя перенапряжений
Цель работы: опытным путем получить вольт-амперную характеристику нелинейного ограничителя перенапряжений.
Общие сведения
При коммутации электрических цепей и из-за атмосферных грозовых
явлений в электроустановках могут возникать напряжения существенно, в
68 раз, выше номинальных. Изоляция электрооборудования должна выдерживать воздействия таких перенапряжений. Для облегчения изоляции и
уменьшения габаритов электроустановок возникающие перенапряжения
снижают с помощью разрядников и ограничителей перенапряжений (ОПН).
Нелинейные ОПН без искровых промежутков выполняются на основе оксидно-цинковых варисторов (нелинейных сопротивлений) и выпускаются на номинальное напряжение от 110 до 1150 кВ. Вольт-амперная
характеристика ОПН (рис. 2.31, а) имеет явно выраженный нелинейный
характер и описывается выражением
U = A∙I
α
,
где U, I – напряжение на варисторе и ток через него; А – постоянная, характеризующая напряжение на варисторе при токе 1 А; – показатель нелинейности; составляет 0,020,04 для области больших токов.
Ограничитель перенапряжений включается между линейным выводом защищаемого объекта и землей. При номинальном напряжении сопротивление ОПН высоко и через него протекает очень малый ток (миллиамперы). С увеличением напряжения, при его определенном уровне, сопротивление ОПН резко падает, а ток увеличивается (до тысяч ампер), вслед-
57
ствие чего увеличивается и падение напряжения на сопротивлении питающей сети, а напряжение на ОПН и на защищаемом объекте практически
не растет. На рис. 2.31, б показаны зависимости от времени импульса перенапряжения без ограничения (кривая 1), напряжения на ОПН (кривая 2),
тока через ОПН (кривая 3). ОПН ограничивают коммутационные перенапряжения до уровня не более 1,8 номинального напряжения сети, а атмосферные перенапряжения – до уровня не более 2,4 номинального напряжения сети. Работоспособность ограничителя сохраняется до тех пор, пока
под воздействием импульсов перенапряжений и рабочего напряжения ток
через ОПН не превысит допустимого значения, при котором ограничитель
будет перегреваться.
а) б)
Рис. 2.31. Вольт-амперная характеристика ОПН (а)
и зависимости, характеризующие принцип работы ОПН (б)
Применение ОПН с высокой степенью нелинейности позволяет значительно снизить перенапряжения и уменьшить габариты электроустановок.
Описание лабораторной установки
При выполнении экспериментов используется блок 374 предохранителей и ограничителей перенапряжений. В этом блоке размещены варисторы трех типов, применяемые для защиты электронной аппаратуры от перенапряжений. Источником регулируемого напряжения служат автотрансформатор (блок 318.2) и выпрямитель (блок 322). Ток и напряжение измеряются мультиметрами блока 508.2. Электрическая схема соединений показана на рис. 2.32.
Порядок выполнения работы:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного зазем-
ления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» автотрансформатора.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.32.
58
Переключатель пределов
мультиметра, используемого в качестве амперметра, установите в
положение «2 mА» постоянного тока, прибор включать в схему через
гнезда «СОМ» и «А». Переключатель пределов мультиметра, используемого в качестве вольтметра,
установите в положение «1000 V»
постоянного тока, подключается
Рис. 2.32. Электрическая схема
прибор через гнезда «СОМ» и «V».
3. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0», включите тумблеры «СЕТЬ» автотрансформатора и блока мультиметров, включите используемые приборы.
4. Осторожно увеличивая с помощью автотрансформатора напряжение, прикладываемое к ОПН, измерьте несколько значений этого напряжения и тока через ограничитель. Результаты измерений заносите в
табл. 2.11.
ВНИМАНИЕ! В ходе экспериментов ток через ограничители перенапряжений 7K18 и 7K22 (диаметром 7 мм) не должен превышать 1 мA,
через ограничитель 14K18 (диаметром 14 мм) – 2 мА. Ориентировочное
значение предельного напряжения на ОПН: для 7K18 и 14K18 –
180
185 В, для 7K22 – 210220 В.
Таблица 2.11
Напряжение U, В 0
Ток I, мА 0
Сопротивление R, кОм – –
5. Рассчитайте значения сопротивления ОПН при разных напряже-
ниях по формуле
U
– U
i
где R
U
i + 1
=
+ 1
I
i
+ 1
R
i
– сопротивление ОПН при напряжении Ui (для i-й точки табл. 2.11);
i
, U
i – 1
, I
i + 1
и I
– значения напряжений (В) и токов (мА) из табл. 2.11
i – 1
– I
i – 1
i – 1
,
для точек, расположенных справа (индекс i + 1) и слева (индекс i – 1) от i-й
точки.
6. Повторить измерения для ограничителей RU2 и RU3.
7. По результатам измерений и расчетов постройте вольт-амперные
характеристики ОПН и зависимости сопротивления от приложенного
напряжения.
59
В отчете к лабораторной работе следует указать цель работы, привести электрическую схему установки, результаты измерений и расчетов,
графики и выводы.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте назначение ограничителей перенапряжений.
2. Объясните принцип действия ОПН.
3. Почему для ОПН желательна высокая степень нелинейности
вольт-амперной характеристики?
4. Объясните принцип действия разрядника с искровыми промежут-
ками.
5. Сравните нелинейные ограничители перенапряжений и разрядни-
ки с искровыми промежутками.
2.10. Лабораторная работа 10. Магнитные пускатели
Цели работы: изучить назначение, принцип действия и устройство
магнитных пускателей; ознакомиться с некоторыми схемами для управления асинхронными двигателями с помощью магнитных пускателей.
Общие сведения
Магнитные пускатели (МП) используются для пуска и защиты асинхронных двигателей (АД) малой и средней мощности. Согласно определению, данному в ГОСТ IEC 60947-4-1–2021, пускателем называется комбинация всех устройств, необходимых для пуска и остановки двигателя с защитой от перегрузок. Часто магнитным пускателем называют и контактор,
входящий в состав такого набора аппаратуры.
Требования, предъявляемые к МП, обусловлены спецификой их
применения. Так, вибрация контактов при включении контактора особенно
опасна для пускателей из-за того, что пусковой ток АД достигает 6…7кратного значения номинального тока. Поэтому МП должен иметь минимальную вибрацию контактов из-за удара при замыкании и их повышенную износостойкость. Нередки случаи, когда двигатель отключается от сети сразу же после пуска, т.е. контактору приходится отключать пусковой
ток. Следовательно, пускатель должен обладать повышенной коммутационной способностью. Но контакты пускателей не предназначены для отключения тока КЗ. К тому же, восстанавливающееся напряжение на контактах при отключении работающего АД равно разности напряжения сети
и ЭДС двигателя и составляет всего 1520 % от номинального, поэтому
большая часть отключений МП проходит в облегченных условиях.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]