Тема: «Исследование автоматического выключателя».

Цель: Сформировать умение экспериментально определять и строить времятоковую характеристику автоматического выключателя.

По окончании выполнения лабораторной работы студент должен

знать:

- понятие селективности действия защиты и принципы выполнения селективной защиты;

- понятие о построении карты селективности действия защиты;

- паспортные величины автоматических выключателей;

уметь:

- измерять, строить и анализировать времятоковые характеристики автоматических выключателей;

- выбирать автоматический выключатель для защиты конкретного электроприемника или участка электрической сети.

 

Основные теоретические положения:

В электротехнике под «селективностью» понимают совместную работу последовательно включенных аппаратов защиты электрических цепей (автоматические выключатели, плавкие предохранители, УЗО и т.п.) в случае возникновения аварийной ситуации.

Селективность используется при выборе номинала устройств защиты гражданских и промышленных электроустановок для отключения от общей системы питания только той ее части, где произошла авария. Это достигается за счет срабатывания только того автоматического выключателя, который защищает аварийную линию питания.

При проектировании и эксплуатации современных систем электроснабжения основной задачей является обеспечение селективности, т.е. координации рабочих характеристик аппаратов защиты при любых типах повреждения.

Селективная защита позволяет использовать аппараты защиты с отключающей способностью ниже, чем расчетный ток к.з. в точке его установки, учитывая, что другое устройство защиты с необходимой отключающей способностью имеется на стороне питания. В таком случае характеристики этих устройств должны согласовываться так, чтобы значение удельной энергии (I²t), пропускаемой устройством на стороне питания, было не выше выдерживаемого без повреждения устройства на стороне нагрузки и защищаемых линий.

Координация – это последовательное соединение двух или нескольких аппаратов с целью защиты от сверхтоков, чтобы обеспечить селективность при сверхтоках и резервную защиту.

Для селективной работы автоматических выключателей при перегрузках нужно, чтобы номинальный ток (I_n) автоматического выключателя со стороны питания был больше I_n автоматического выключателя со стороны потребителей. Добиться селективной работы автоматических выключателей при к.з. сложнее, а иногда невозможно. Проверка возможности селективной работы производится при расчетном токе к.з. по специальным таблицам, которые имеются в каталогах фирм-производителей оборудования.

Латинские буквы B, C и D обозначают характеристику наиболее распространенных автоматических выключателей, которая называется «тип мгновенного расцепления» и установлена в ГОСТ Р 50345 (МЭК 60898-95) «Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения». Конкретный тип мгновенного расцепления устанавливает диапазон токов мгновенного расцепления, протекание которых в главной цепи автоматического выключателя может вызвать его расцепление без выдержки времени. В ГОСТ Р 50345 для каждого типа мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления: тип В – 3÷5I_n; тип С – 5÷10I_n; тип D – 10÷50I_n (I_n – номинальный ток автоматического выключателя). Автоматические выключатели с типом мгновенного расцепления D обычно имеют диапазон токов мгновенного расцепления свыше 10I_n до 20I_n.

Стандартная времятоковая зона предписывает следующее поведение автоматического выключателя. Если в главной цепи автоматического выключателя протекает электрический ток, величина которого равна нижней границе диапазона токов мгновенного расцепления (3I_n, 5I_n и 10I_n), то автоматический выключатель должен расцепиться за промежуток времени более 0,1 с.

При протекании в главной цепи тока, равного верхней границе диапазона токов мгновенного расцепления (5I_n, 10I_n и 50I_n), автоматический выключатель расцепляется за время менее 0,1 с. Если значение тока главной цепи находится в диапазоне токов мгновенного расцепления, автоматический выключатель расцепляется либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания автоматического выключателя определяется его индивидуальной времятоковой характеристикой.

Селективность по току.

Достигается путем задания различных уставок по току автоматических выключателей (максимально – токовой отсечки), причем более высокие уставки имеют автоматические выключатели на стороне питания.

В оконечных электрических установках главным образом используются автоматические выключатели, имеющие функцию максимальной токовой защиты. Фактически обеспечивается только частичная селективность. Времятоковые характеристики указаны на рисунке 14.

Селективность по времени.

Достигается путем преднамеренной задержки времени срабатывания автоматических выключателей, причем в последовательной цепочке выключателей большее время срабатывания имеет выключатель, ближайший к источнику питания. Уставка срабатывания по времени выключателей на стороне питания должна быть на 50% выше, чем на стороне нагрузки, так же, как и при обеспечении селективности по току. В данном случае нужно убедиться, что автоматические выключатели с задержкой срабатывания имеют значение кратковременно выдерживаемого тока I_cw, превышающее максимальный ток к.з., который может протекать в установке (максимальное значение расчетного тока при задержке срабатывания). Селективность по времени требует установки задержки не менее 100 мс по отношению ко времени срабатывания автоматического выключателя на стороне нагрузки. Времятоковые характеристики показаны на рисунке 15.

Рисунок 14 Рисунок 15

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задания лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Состав принципиальной схемы (рисунок 16):

G1 – однофазный источник питания;

А1 – регулируемый автотрансформатор;

А4 – однофазный трансформатор;

A11 – автоматический однополюсный выключатель;

Р2 – измеритель тока и времени.

~220В

 

Рисунок 16 – Электрическая схема соединений

Задание.

- Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

- Соедините гнезда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" автотрансформатора А1.

- Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрических соединений (рисунок 16).

- Включите автоматический выключатель и устройство защитного отключения в однофазном источнике питания G1.

- Включите выключатель «СЕТЬ» измерителя тока и времени Р2.

- Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее по часовой стрелке положение.

- Включите выключатель A11.

- Включите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора А1.

- После отключения выключателя А11 считайте показания тока I и времени t, высвечивающиеся на индикаторах измерителя тока и времени Р2, и занесите их в таблицу 11.

 

Таблица 11 – Времятоковая характеристика автоматического выключателя

 

I,А
t,c

- Отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора А1.

- Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 против часовой стрелки примерно на 45 градусов.

- Спустя, например, 5 минут повторите операции, начиная с включения выключателя A11 и заканчивая поворотом регулировочной рукоятки автотрансформатора А1.

- Операции повторяйте до тех пор, пока после включения выключателя «СЕТЬ» автотрансформатора А1 выключатель A11 не перестанет отключаться.

- Отключите автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

- Отключите выключатели «СЕТЬ» автотрансформатора А1, измерителя тока и времени Р2.

- Используя данные таблицы 11, постройте искомую времятоковую характеристику t=f(I) автоматического воздушного выключателя.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое время срабатывания автоматического выключателя?

2. Каково время срабатывания наиболее распространенных автоматических выключателей?

3. Можно ли замедлить срабатывание выключателя?

4. Какими номинальными параметрами характеризуются автоматические выключатели?

5. Расскажите о видах расцепителей автоматических выключателей.

6. Объясните полученную времятоковую характеристику автоматического выключателя.

Лабораторная работа №5