15

4. КОММУТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭА

Данный вид испытаний является характерным для коммутационных аппаратов: выключателей и предохранителей, высокого и низкого напряжения, контакторов, магнитных пускателей, реле, выключателей нагрузки и др. Целью испытаний является проверка их коммутационной способности. Коммутационная способность – это комплексное понятие, определяющее свойство (способность) аппарата обеспечить заданное количество коммутационных операций (включений, отключений, коммутационных циклов) при заданных параметрах коммутируемой цепи. Коммутационная способность включает в себя ряд отдельных (более конкретных) понятий (свойств), определяемых режимом эксплуатации ЭА:

Отключающая (включающая) способность определяется максимальным значением тока, который данный аппарат способен отключить (включить). Понятие отключающей (включающей) способности применяется чаще всего для характеристики аппаратов, осуществляющих функции защиты, т.е. обеспечивающих отключение (включение) электрической цепи при возникновении повреждений: перегрузки или короткого замыкания.

Коммутационная износостойкость определяет допустимое количество коммутаций тока нагрузки при заданных параметрах коммутируемой цепи. Для аппаратов, предназначенных для частых коммутаций коммутационная износостойкость определяется также при заданной частоте коммутаций. Понятие коммутационной износостойкости чаще всего применяется для характеристики аппаратов, осуществляющих функции коммутации тока нагрузки, т.е. включения и отключения электрической цепи в нормальном эксплуатационном режиме.

Таким образом, коммутационные испытания весьма разнообразны, они определяются особенностями эксплуатационных режимов ЭА, т.е. их функциональным назначением.

4.1 Настройка испытательного контура

Испытательный контур: является основным элементом испытательной установки для проведения коммутационных испытаний. Он представляет собой участок электрической схемы (цепи) для проведения испытаний, обеспечивающий заданные параметры коммутируемого тока:

• действующее (амплитудное) значение тока;

• электромагнитная постоянная времени (коэффициент мощности).

Для проведения коммутационных испытаний в режиме к.з. необходимо обеспечить также:

• ударное значение тока к.з.

• заданное значение апериодической составляющей;

• заданные параметры восстанавливающегося напряжения и др.

Простейшая электрическая схема испытательного контура для проведения коммутационных испытаний показана на рис. Ее основными элементами являются: реактор (индуктивное сопротивление) L; резистор (активное сопротивление) R. Величины L и R обеспечивают заданную величину коммутируемого тока, а также электромагнитную постоянную времени или коэффициент мощности отключаемой цепи. В переходном режиме эти величины обеспечивают также скорость затухания апериодической составляющей тока. Контур также содержит шунтирующие элементы: C – емкость; R_ш и r_о – резисторы, обеспечивающие заданные параметры восстанавливающегося напряжения.

Начальным этапом проведения коммутационных испытаний является настройка испытательного контура, в процессе которой осуществляется экспериментальная проверка указанных параметров. Если реактор L не имеет ферромагнитного сердечника, то ее измерение проводят измерительными мостами переменного тока. Однако, с целью уменьшения габаритов испытательных установок чаще используются реакторы с ферромагнитными сердечниками, наличие которого вносит существенную зависимость величины L от протекаемого тока. Поэтому настройка испытательного контура осуществляется в режимах, близких к испытательным:

• В режимах, близких к номинальному, индуктивность определяется методом совместного включения амперметра, вольтметра и ваттметра (фазометра) с использованием соответствующих измерительных преобразователей, если это необходимо. Точность измерений в данном случае определяется точностью измерительных приборов и измерительных преобразователей, а также потребляемой ими мощности.

• При испытаниях в режиме к.з. основным методом определения индуктивности, электромагнитной постоянной времени, содержания апериодической составляющей и скорости ее затухания является осциллографирование переходного тока. Осциллограмма переходного тока при испытаниях на постоянном токе показана на рис. По ней определяются установившееся значение тока и электромагнитная постоянная времени. Параметры испытательного контура определяются в соответствии со следующими выражениями: ; , где U_c – напряжение источника питания. В режиме к.з. достаточно часто испытываются аппараты с выраженным эффектом токоограничения (быстродействующие предохранители и выключатели). При этом ток к.з. прерывается раньше, чем он достигает установившегося значения. В таких случаях для тока, изменяющегося по экспоненциальному закону: индуктивность определяется по скорости его нарастания: в момент времени i = 0 , где определяется графически по касательной при t = 0. Активное сопротивление контура может быть определено из уравнения i(t).

При испытаниях на переменном токе определение индуктивности и коэффициента мощности осуществляется по апериодической составляющей тока к.з., которую определяют по по соответствующей осциллограмме: ; при этом индуктивность контура: . Активное сопротивление контура R может быть определено путем непосредственного измерения на постоянном токе (методом амперметра-вольтметра и т.д.).