Програма роботи

1. Ознайомитись на робочому місці з будовою найпростіших апаратів захисту електричних установок і електроприймачів від аварійних режимів роботи, а саме .плавкими запобіжниками різних марок, тепловими реле різних типів, тепловими і електромагнітними розчіплювачами автоматичних вимикачів. Технічні дані апаратів захисту занести до таблиці 7.1.

2. З'ясувати принцип дії різних апаратів захисту електричних установок і електроприймачів від можливих аварійних режимів роботи.

3. Скласти електричну схему досліду за рис 7.2. Перевірити захисну дію теплових реле при перевантаженні електродвигуна. Дослідні дані занести до таблиці 7.2.

4. З'ясувати принцип підбору електричних апаратів захисту від аварійних режимів роботи електричних установок і окремих електроприймачів.

Програма позаурочної самостійної підготовки

1.Ознайомитись за конспектом лекцій і рекомендованою літературою з призначенням, будовою і принципом дії найпростіших апаратів захисту електричних установок і електроприймачів від аварійник режимів роботи: плавких запобіжників, теплових реле і теплових розчіплювачів, електромагнітних розчіплювачів.

2. З'ясувати захисні функції і характеристики цих апаратів.

3. Підготувати робочий зошит, в якому записати:

- назву, мету і програму роботи;

- електричну схему проведення досліду за рис. 7.2;

- таблиці 7.1 і 7.2, в які буде занесено найважливіші характеристики апаратів захисту, що вивчаються і досліджуються.

Загальні методичні вказівки

Електричними установками називаються установки, в яких виробляється, передається, розподіляється або перетворюється електрична енергія. Всі електричні установки мають два найважливіших елементи конструкції - струмоведучі частини і Ізоляцію. При функціонуванні електричних установок по струмоведучих частинах протікає електричний струм, а ізоляція забезпечує необхідний шлях, виключаючи інші напрямки струму. Ізоляція витримує дію напруга, під якою знаходяться струмоведучі частини. Електроприймачі або пристрої, що перетворюють електричну енергію в інші види, також є електричними установками.

В електричних установках розрізняють нормальні режими роботи і ненормальні або аварійні режими роботи. Нормальний режим роботи - це таке функціонування струмоведучих частин І ізоляції, яке не спричиняє руйнівної зміни в конструкції найважливіших елементів. Нормальні режими роботи не спричиняють умов, при яких струмоведучі частини перестають проводити струм, а ізоляція не втрачає ізолюючих властивостей. Нормальний режим роботи за часом може бути як завгодно довгим

Аварійні режими роботи - це такі відхилення, такі порушення нормального режиму роботи, які можуть викликати руйнування головних елементів конструкції електричних установок.

Найчастіше аварійним режимом роботи електричних установок є втрата ізоляцією своїх властивостей і поява надзвичайно великих за значенням струмів, що отримали назву - струми короткого замикання (Ікз), а сам аварійний режим роботи отримав назву - коротке замикання.

Для з'ясування величини струму короткого замикання і причин його виникнення застосуємо закон Ома для ділянки електричного кола Розглянемо ділянку кола, що складають проводи електричної лінії живлення і який-небудь споживач електричної енергії (рис. 7.1). Металева струмоведуча частина 1 проводів оточена ізоляцією 2, яка має електричний опір Rіз . Між струмоведучими частинами проводів лінії діє напруга U, яка прикладена до ізоляції 2 і виводів електроспоживача 3, що має опір R. Якщо опір ізоляції дуже великий, тобто Rіз , сила робочого струму Іроб, що протікає по струмоведучим частинам, визначається за законом Ома, а сила струму Ііз, що протікає через ізоляцією

Іроб = U/ R

І_із = U/ R_із

Руйнування ізоляції - це втрата нею ізолюючих властивостей, значне зменшення її опору, що в аварійному режимі короткого замикання досягає дуже малих значень Riз.ав, тобто

Rіз.ав  0.

При наявності напруги сила струму Iіз.ав. через таку ізоляцію значно зростає

Ііз.ав = U/ Rіз.ав = Ікз

Рис. 7.1

Такий великий за значенням струм навіть за короткий проміжок часу може нагріти струмоведучі частини до значних температур, що викличе термічну дію на метал і ізоляцію. Метал може розігрітись до температури плавлення, а ізоляція може загорітись. Тобто в електричній установці може відбутись руйнування основних елементів. Висновок: аварійний режим короткого замикання, причиною якого є втрата ізоляцію своїх властивостей, за короткий час дії може викликати руйнування основних елементів електричних установок. Щоб запобігти цьому, аварійний режим необхідно швидко визначати і скорочувати час його дії.

Другим досить розповсюдженим відхиленням від нормальною режиму роботи електричних установок є довгочасне перевантаження.

Перевантаження - це такий режим, при якому по струмоведучих елементах довгочасно тече електричний струм, що за своєю силою перепитує допустиме для них значення. Перевантаження можна з'ясувати, розглянувши роботу дуже важливого споживача електроенергії електродвигуна. Електродвигуни, як було відзначено в лабораторній роботі №4, це електромашинні пристрої, що перетворюють електричну енергію в механічну. Перетворена механічна енергій виникає на валу ротора електродвигуна і за допомогою передаючого пристрою відбирається з валу електродвигуна та передасться на вал робочої машини чи агрегату, приєднаною до електродвигуна. Якщо машина, що приводиться в дію електродвигуном, підвищує попит на механічну енергію, то електродвигун цей попит задовольняє, збільшуючи обсяги перетворювань енергії. Кількісним показником перетворень енергії є потужність. Якщо зростає потужність механічної енергії машини (а силу змін в роботі самої машини), то зростає і механічна потужність Рмех електродвигуна, що приводить в дію машину. В паспорті електродвигуна, серед інших величин, наводиться Його номінальна механічна потужність Рн. Якщо з валу електродвигуна знімати механічну потужність, що перевищує номінальне значення, тобто Рмех > Рн, такий електродвигун буде перевантажений і споживатиме від джерела живлення електричну потужність Рел, що також перевищить номінальне значення - Рел > Рн. Напруга и джерела живлення залишається постійною - номінальною Uн. Можна вважати, що U =Uн , тому споживана трифазним електродвигуном електрична потужність може бути виражена

Рел = 3 * Uн* I* сos .

З цього виразу випливає, що при незмінній напрузі живлення і практично незмінному значенні коефіцієнта потужності соs  під час перевантаження електричний струм І. споживаний електродвигуном, за силою більший від номінального струму Iн електродвигуна

І > Ін

Ізольовані провідники, якими виконала обмотка статора трифазного електродвигуна, розраховані на довгочасне проходження номінального струму. При довгочасному проходженні більшого за силою струму навантаження відбувається сильніше нагрівання ізоляції, яка наноситься на поверхню проводів. Це може призвести до термічного її руйнування, втрати нею ізолюючих властивостей - до короткого замикання. Якщо перевантаження своєчасно не усунути, електродвигун вийде з ладу ("згорить"). Виникне погреба в капітальному ремонті, при чому збитки внаслідок порушення ходу технологічного процесу, значно перевищать вартість електродвигуна.

Висновок: довгочасне перевантаження електродвигуна - явище небажане, яке може спричинити вихід його з ладу. Такий режим роботи с аварійним, від нього також потрібно захищали електричні установки, насамперед, електродвигуни.

Пристрої чи апарати захисту повинні забезпечувати:

- чітке відокремлення аварійного режиму від нормального;

- своєчасну зупинку (до появи руйнувань) ходу аварійного режиму роботи.

Для захисту від аварійних режимів роботи створені різні пристрої чи апарати захисту.