МЭИ (ТУ)

Методика проведения исследований на переносном

испытательном стенде.

2005г.

Цель работы: Изучение технических характеристик и возможностей

использования оборудования фирмы АВВ, предназначенного для управления

силовыми электроустановками.

Содержание работы: В работе исследуются тепловое реле, контакторы

постоянного тока и переменного токов, автоматические выключатели.

1. Описание установки.

Работа выполняется на испытательном стенде, представленном на рис.

1.1.

Рис. 1.1. Внешний вид испытательного стенда.

Стенд (см. рис. 1.1) состоит из 3 панелей: лицевой панели, панели

контакторов и панели для установки автоматических выключателей и УЗО.

2

Рис. 1.2. Лицевая панель испытательного стенда.

На лицевой панели стенда (см. рис. 1.2) находятся дифференциальный

выключатель Q1, т.е. выключатель с функцией защиты персонала, вольтметр V,

амперметр A, переключатель S16, а также токовые клеммы Х1-Х2, розетка с

напряжением сети Х28, розетка изменяемого напряжения Х3, тумблеры S7-S11,

гнездо Х26.

Рис. 1.3. Панель контакторов.

На панели контакторов (см. рис. 1.3) находятся 3 независимых блока

контакторов. Блок К1 включает в себя контактор переменного тока серии «А» с

предустановленным тепловым реле перегрузки ТА25DU, н.о. дополнительный

контакт К1-4, силовые выводы этого контактора Х4-Х9, гнезда осциллографа,

кнопки «ПУСК» S1 и «СТОП» S2. Блок К2 включает в себя контактор

3

переменного тока серии «А», н.о. дополнительный контакт К2-4д, н.з.

дополнительный контакт К2-6д, кнопки «ПУСК» S3 и «СТОП» S4, гнезда

осциллографа, тумблеры S12 и S13, выводы для подключения таймера и

, силовые выводы Х10-Х15 контактора К2. Блок К3 включает в себя

контактор постоянного тока серии «ВС», кнопки «ПУСК» S5 и «СТОП» S6,

гнезда осциллографа, тумблеры S14 и S15, выводы для подключения таймера

и .

На панели для установки автоматических выключателей и УЗО находится

DIN-рейка, а также выводы осциллографа, относящиеся к испытаниям УЗО.

В верхней части стенда расположена вращаемая ручка Р управления

автотрансформатором Т1.

Рассмотрим схему стенда и принцип его работы.

Стенд питается от сети переменного тока напряжением 220В

промышленной частоты. Подача питания на стенд осуществляется

выключателем дифференциального тока Q1. Напряжение сети одновременно

подается на автотрансформатор Т1, розетки Х27, Х28, выпрямитель W1, схему

управления контактором К1, тумблеры S7-S11. В связи с этим с целью

упрощения общая электрическая схема представлена в виде 4-х отдельных

схем. На всех схемах розетка Х28 не показана.

4

Рис. 1.4. Принципиальная схема с регулированием напряжения или регулированием тока.

Рассмотрим принципиальную схему испытательного стенда (см. рис. 1.4).

Напряжение на вторичной обмотке автотрансформатора Т1 может изменяться в

пределах от 0 до 250В вращением ручки Р. Его значение выводится на

вольтметр V (см. рис. 1.4). Затем, в зависимости от положения переключателя

S16, напряжение подается либо на понижающий трансформатор Т2 (положение

L1-L2), либо на схему управления контактором K2 (положение L3-L1). Подача

изменяемого напряжения на обмотку электромагнита K2, позволяет

исследовать работу электромагнита переменного тока при различных уровнях

напряжений, отличных от номинального значения. Подача же изменяемого

напряжения на понижающий трансформатор позволяет получить на его выходе

регулируемый источник тока, выводами которого являются клеммы Х1-Х2.

Уровень тока зависит от угла поворота ручки Р и отображается на амперметре

А.

5

Также вне зависимости от положения переключателя S1, напряжение с

автотрансформатора подается на розетку Х3, предназначенную для питания

внешних устройств.

Рассмотрим работу схемы управления контактором К2. Как видно на рис.

1.4, она содержит катушку управления К2, кнопку «Пуск», шунтированную

дополнительным контактом К2-5д и тумблером S12. Также сюда относятся

кнопка «Стоп», тумблер S13 и резистор R6 для снятия показаний

осциллографом. Для включения контактора требуется либо нажать кнопку

«Пуск», либо включить тумблер S12, замкнув, тем самым цепь управления

(контакты S12-1). При подключении таймера к гнездам можно измерять

время срабатывания контактора. Для измерения времени срабатывания

применяется таймер «OMRON» H5CX, который запускается замыканием

контактов S12-2 при включении тумблера S12. При размыкании

дополнительных контактов К2-6д, отсчет времени останавливается. Для

измерения времени отпускания, пользуются тумблером S13, замыкание

контактов S13-2 которого запускает таймер, а размыкание дополнительных

контактов К2-4д останавливает отсчет времени. При этом таймер должен быть

подключен к гнездам .

Рис. 1.5. Схема управления контактором К3.

6

Рассмотрим схему питания цепи управления контактора К3. Как показано

на рис. 1.5 питание контактора постоянного тока К3 осуществляется через

выпрямитель W1. В остальном работа схем включения и выключения, а также

измерения времен срабатывания и отпускания аналогична работе схем блока

К2.

Рис. 1.6. Схема управления контактором К1.

Как упоминалось выше, на контактор К1 установлено тепловое реле

ТА25DU. Рассмотрим принцип действия этой схемы (см. рис. 1.6). Включение

контактора осуществляется нажатием кнопки S1, что замыкает цепь

управления. При этом замыкаются шунтирующие контакты К1-4. выключение

производится либо нажатием кнопки S2, либо цепь управления размыкается

контактором по сигналу от теплового реле F1. Измерение времени таймером

производится при помощи дополнительного н.о. контакта К1-5. Пока контактор

К1 включен, К1-5 замкнут и таймер будет отсчитывать время. При выключении

контактора таймер остановит отсчет времени.

7

Рис. 1.7. Схема испытания УЗО.

На рис.1.7 представлена схема испытания УЗО ( ), которое условно

изображено здесь же. Резисторы R1..R5 и тумблеры S7..S11 предназначены для

создания тока утечки. Включение каждого тумблера приводит к увеличению

тока утечки на 5 или 10 мА. Резистор R9 предназначен для снятия показаний

осциллографом. Для замера времени срабатывания УЗО, может использоваться

осциллографический метод.

Для испытания автоматических выключателей необходимо:

установить требуемый выключатель на DIN-рейку;

подсоединить выключатель к токовым клеммам Х1-Х2;

подключить таймер параллельно к одному из полюсов

выключателя.

Примечание: Категорически запрещается прикасаться к токоведущим

частям стенда и вводам исследуемых аппаратов.

8

2. Задание на работу и методические указания по ее

выполнению.

Лабораторная работа №1. «Аппараты защиты».2.1 Исследование автоматических выключателей.

2.1.1 Подготовка к работе.

Построить характеристику превышения допустимого времени протекания

тока короткого замыкания (к.з.) в кабеле от тока к.з.:

, (1)

где t – продолжительность, сек;

S – сечение кабеля, ;

I – действующее значение тока короткого замыкания, А;

К – коэффициент, соответствующий данному типу кабеля (материал

проводника, тип изоляции).

Следует учитывать, что формула (1) действительна во временном

диапазоне до 5 сек (режим к.з.).

Тип кабеля и его данные взять из табл. 2.1.1 в соответствии с вариантом.

№ Тип кабеля К S, 1 Медь.

Поливинилхлоридная изоляция.

115 2.5

2 Медь.Резиновая изоляция.

135 1.5

3 Алюминий.Поливинилхлоридная

изоляция.

74 4

4 Алюминий.Резиновая изоляция.

87 2.5

Табл. 2.2.1.

2.1.2 Снятие времятоковой характеристики автоматического

выключателя.

получить у преподавателя автоматический выключатель и

установить на DIN-рейку;

9

подключить один из полюсов выключателя к клеммам Х1-Х2;

снять и построить времятоковую характеристику автоматического

выключателя, выданного преподавателем, в диапазоне токов от

до тока уставки мгновенной отсечки (5-7 точек);

определить, соответствует ли тип кривой (B, C, D) времятоковой

характеристике указанной на выключателе (см. приложение 2);

полученную времятоковую характеристику выключателя и

характеристику кабеля изобразить на одном графике;

пояснить целесообразно ли использование данного выключателя

для защиты данного кабеля в режиме к.з.

Рис. 2.1.1. Принцип защиты кабеля. а – характеристика выключателя, б – характеристика кабеля

Рекомендации: Каждый эксперимент проводится для выключателя с

«холодным» биметаллическим элементом, поэтому необходимо выдерживать

интервал времени 3 мин. между очередными экспериментами при снятии точек

времятоковых характеристик.

2.1.3 Исследование селективности автоматических выключателей

получить у преподавателя пару автоматических выключателей и

поставить на DIN-рейку;

соединив их последовательно, подключить клеммам Х1-Х2;

определить предельный ток селективности (ПТС) двух

автоматических выключателей;

10

исследовать поведение выключателей при токах меньших ПТС, но

близких к нему (проделать около 10 экспериментов), и больших

ПТС (до 2-х ПТС, проделать около 10 экспериментов).

2.2 Исследование УЗО.

Внимание! Исследование УЗО связано с повышенной опасностью.

Сборка схемы осуществляется на выключенном стенде. Запрещается

включать стенд после сборки схемы до проверки преподавателя.

получить у преподавателя УЗО и установить его на DIN-рейку;

собрать схему испытания УЗО, как показано на рис. 1.7. Порядок

сборки следующий:

1. подсоединить провода к полюсам УЗО;

2. соединить нейтральный полюс УЗО и гнездо X26;

3. подключить УЗО к розетке X27 так, чтобы нейтральный полюс

УЗО был соединен с гнездом «Н» (нейтраль), а второй полюс с

гнездом «Ф» (фаза).

подключая по очереди тумблеры S7..S11, определить порог

срабатывания УЗО.

11

Лабораторная работа №4. «Исследование

теплового реле, контакторов постоянного и

переменного тока».2.3 Исследование теплового реле.

Для выполнения опыта необходимо взять таймер с пределом измерений

99 мин. 99 сек., собрать схему испытания реле, как показано на рис. 2.3.1.

В ходе опыта требуется снять и построить времятоковую характеристику

реле в диапазоне токов (минимум 5 точек) и сравнить ее с

соответствующей характеристикой представленной в каталоге «Аппараты

защиты» компании АВВ и приложении 1. Полученную характеристику и

каталожную изобразить на одном графике. Уставку реле и количество фаз

задает преподаватель.

Рис. 2.3.1. Схема испытания теплового реле. Пример включения 3-х фаз реле.

Рекомендации: Каждый эксперимент проводится для реле с «холодным»

биметаллическим элементом, поэтому необходимо выдерживать интервал

времени не менее 4 мин между очередными экспериментами при снятии точек

времятоковых характеристик.

2.4 Исследование контактора переменного тока.

2.4.1 Проверка времен срабатывания и отпускания контактора при

номинальном напряжении катушки управления.

Для выполнения опыта потребуется таймер с пределом измерений 9,999

сек.

12

Порядок выполнения опыта:

подготовить стенд для испытаний контактора К2 по рис. 1.4;

по вольтметру V выставить номинальное значение напряжения

катушки контактора;

получить при помощи таймера время срабатывания и время

отпускания ;

сравнить полученные значения с данными каталога.

2.4.2 Проверка значений напряжений срабатывания и отпускания

.

Порядок выполнения опыта:

выкрутить ручку автотрансформатора в положение «0»;

включив тумблер S12-1 и постепенно увеличивая напряжение

автотрансформатором (см. вольтметр), определить минимальное

напряжение срабатывания контактора К2.

постепенно уменьшая напряжение автотрансформатором (см.

вольтметр) определить максимальное напряжение отпускания

контактора К2;

сравнить полученные значения с нормативными данными.

2.5 Исследование контактора постоянного тока.

2.5.1 Проверка времен срабатывания и отпускания контактора при

номинальном напряжении катушки управления.

Для выполнения опыта потребуется таймер с пределом измерений 9,999

сек.

Порядок выполнения опыта:

получить при помощи таймера время срабатывания и времени

отпускания ;

сравнить полученные значения с данными каталога.

13

3. Приложения.

Приложение1.Времятоковая характеристика реле.

14

Приложение2.Времятоковые характеристики автоматических

выключателей (B, C и D).

15

16

17

Приложение3.Таблицы для вычислений ожидаемых показаний

амперметра в зависимости от показаний вольтметра. (2)

Автомат B6 B10 B32 B6-B10 B6-B32 B10-B32K, Ом 2.17 0.88 0.67 2.63 2.27 1

B6 B10 B32k=I/In U k=I/In U k=I/In U

1,5 19,53 1,5 13,2 1,5 32,162 26,04 2 17,6 2 42,88

2,5 32,55 2,5 22 2,5 53,63 39,06 3 26,4 3 64,32

3,5 45,57 3,5 30,8 3,5 75,044 52,08 4 35,2 4 85,76

4,5 58,59 4,5 39,6 4,5 96,485 65,1 5 44 5 107,2

B6-B10 B6-B32 B10-B32k=I/In U k=I/In U k=I/In U

1,5 23,67 1,5 20,43 1,5 152 31,56 2 27,24 2 20

2,5 39,45 2,5 34,05 2,5 253 47,34 3 40,86 3 30

3,5 55,23 3,5 47,67 3,5 354 63,12 4 54,48 4 40

4,5 71,01 4,5 61,29 4,5 455 78,9 5 68,1 5 50

ПТС U ПТС U ПТС U30 26,3 96 217,92 96 96

Приложение4.Таблица выбора калибра выключателя в зависимости от сечения и типа кабеля.

Тип проводникаили кабеля

и способ прокладки

Сечение Проводника,

Номинальное значениетока автоматического

выключателя

ПВХ открыто

1,5 162,5 204 326 4010 5016 70

Полиэтилен открыто

1,5 162,5 204 326 4010 5016 70

18