Poznanie budowy, sposobu włączania i zastosowania oraz sprawdzenie działania wyłącznika różnicowoprądowego i silnikowego.

Transkrypt

1 Cel ćwiczenia Badanie wyłączników samoczynnych str. 1 Poznanie budowy, sposobu włączania i zastosowania oraz sprawdzenie działania wyłącznika różnicowoprądowego i silnikowego. I. WIADOMOŚCI TEORETYCZNE Wyłączniki są przeznaczone do załączania i wyłączania obwodów oraz urządzeń elektrycznych, w których mogą płynąć prądy o dużych wartościach, w tym również prądy zwarciowe. W stanie załączonym wyłączniki pozostają bez udziału sił zewnętrznych dzięki specjalnemu mechanizmowi zwanemu zamkiem. Zwolnienie mechanizmu zamka wykonane ręcznie lub wskutek działania dowolnego z wyzwalaczy lub przekaźników powoduje wyłączenie wyłącznika pod wpływem sprężyny zwrotnej napiętej w czasie załączenia. 1 podstawa; 2, 3 styki; 4 komora gaszeniowa; 5 wyzwalacz nadprądowy elektromagnetyczny; 6 wyzwalacz termiczny; 7 wyzwalacz podnapięciowy; 8 zamek; 9 dźwignia napędu; 10-obudowa Wyłączniki są wyposażone zarówno w wyzwalacze przeciążeniowe, przeważnie termobimetalowe, powodujące otwarcie wyłącznika z pewną zwłoką czasową zależną od wartości prądu, jak i w wyzwalacze zwarciowe, elektromagnetyczne działające z czasem własnym 0,02 0,04 s. Najważniejsze parametry wyłączników: umowny prąd niezadziałania Int największa wartość skuteczna prądu, który może przepływać przez wyłącznik w określonym (umownym) czasie, nie powodując jego zadziałania, umowny prąd zadziałania It najmniejsza wartość prądu, który przepływając przez wyłącznik spowoduje jego zadziałanie przed upływem określonego (umownego) czasu, prąd zadziałania bezzwłocznego prąd powodujący bezzwłoczne zadziałanie wyłącznika. Ze względu na zakres parametrów, możliwości nastaw charakterystyk wyzwalaczy i przeznaczenie wyłączniki niskiego napięcia dzieli się na kilka podstawowych grup: wyłączniki instalacyjne - do stosowania w obwodach odbiorczych instalacji w budynkach, wyłączniki silnikowe - do stosowania w obwodach z silnikami elektrycznymi, wyłączniki przemysłowe (nazywane także zwarciowymi, stacyjnymi), produkowane w bardzo szerokim zakresie prądów znamionowych do wyposażenia rozdzielnic Ponadto wyróżnia się dwie inne konstrukcje wyłączników: wyłączniki ograniczające, które należą również do grupy wyłączników przemysłowych i cechują się znacznymi wartościami prądów wyłączalnych, wyłączniki różnicowoprądowe - stosowane w instalacjach elektrycznych do ochrony przeciwporażeniowej i przeciwpożarowej. Wyłączniki silnikowe są przeznaczone do sterowania i zabezpieczeń przed skutkami przetężeń (przeciążeń i zwarć) głównie silników. Wytwarzane są na napięcia znamionowe do 690 V oraz prądy znamionowe do 80 A. Znamionowe prądy wyłączalne zależą od konstrukcji wyłącznika i napięcia znamionowego sieci. Prąd niezadziałania wynosi 1,05 prądu wyzwalacza przeciążeniowego, a prąd zadziałania 1,20 prądu wyzwalacza przeciążeniowego. Wyłączniki

2 Badanie wyłączników samoczynnych str. 2 silnikowe zwykle nie są wyposażane ani w wyzwalacze podnapięciowe ani napięciowe, chociaż niektóre konstrukcje na wyższe wartości prądów znamionowych mogą takie wyzwalacze posiadać. Wyłączniki różnicowoprądowe reagują na wartość prądu upływu chronionego odbiornika lub grupy odbiorników. Podstawowym elementem wyłącznika różnicowo-prądowego jest przekładnik sumujący Ferrantiego, przez którego rdzeń magnetyczny przeprowadzone są przewody fazowe L i neutralny N. Na rdzeniu przekładnika nawinięte jest uzwojenie wtórne zasilające przekaźnik różnicowoprądowy (spolaryzowany). W warunkach normalnej pracy suma geometryczna prądów płynących przewodami fazowymi i neutralnym wynosi zero: i i + i + i 0 L1 + L2 L3 N = W takim przypadku wypadkowy strumień magnetyczny płynący w rdzeniu przekładnika wynosi zero. W przypadku wystąpienia w chronionym obwodzie uszkodzenia izolacji przewodów fazowych lub neutralnego nastąpi przepływ prądu i w przewodzie ochronnym PE lub do ziemi. Prowadzi to do pojawienia się w rdzeniu przekładnika sumującego niezerowego strumienia, który indukuje napięcie w uzwojeniu przekaźnika różnicowoprądowego. Jeżeli prąd różnicowy przekroczy wartość progową pobudzenia przekaźnika, to nastąpi jego zadziałanie, prowadzące do odblokowania zamka i otwarcia wyłącznika. Uproszczony schemat trójfazowego wyłącznika różnicowoprądowego: Ze względu na zachowanie się wyłącznika w stanach przejściowych wyłączniki różnicowoprądowe dzieli się na: bezzwłoczne, reagujące z czasem własnym wyłącznika na pojawiający się w obwodzie prąd uszkodzeniowy bezzwłoczne o zwiększonej odporności na prąd udarowy krótkozwłoczne o zwłoce czasowej 10 ms zwłoczne zw. selektywnymi Typy wyłączników różnicowoprądowych (ze względu na rodzaj prądu): wyłączniki różnicowoprądowe typu AC, przystosowane do działania wyłącznie przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym, wyłączniki różnicowoprądowe typu A, przystosowane do działania przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym, jak również pulsującym jednokierunkowym ze składową stałą do 6 ma.

3 Badanie wyłączników samoczynnych str. 3 wyłączniki różnicowoprądowe typu B, które nadają się do stosowania przy prądzie uszkodzeniowym przemiennym, pulsującym jednokierunkowym ze składową do 6 ma oraz przy prądzie stałym z niektórych układów prostownikowych Z uwagi na możliwości wyłączania prądów zwarciowych można podzielić konstrukcje wyłączników różnicowoprądowych na dwie grupy: RCCB wyłączniki różnicowoprądowe bez wyzwalaczy nadprądowych RCBO wyłączniki różnicowoprądowe z wyzwalaczami nadprądowymi, w Polsce przyjęła się nazwa wyłącznik zintegrowany. Parametry wyłączników różnicowoprądowych: In prąd znamionowy ciągły (6, 8,10,13,16,20,25,32,40,63 a także 100,125,160 A) I n - prąd znamionowy różnicowy (6,10,30,100,300,500 ma, 1 i 3 A) Prąd zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego musi zawierać się w granicach 0,5 I n I n. Wykaz ważniejszych symboli i oznaczeń na obudowach wyłączników różnicowoprądowych: Symbol lub AC lub A lub B Opis przeznaczenia wyłącznika Przeznaczony do stosowania w sieciach z prądem różnicowym sinusoidalnie zmiennym doprowadzonym w sposób ciągły lub wolno narastającym. Przeznaczony do stosowania w sieciach z prądem różnicowym sinusoidalnie zmiennym i stałym pulsującym ze składową stałą nieprzekraczającą 6 ma. Przeznaczony do stosowania w sieciach z prądem różnicowym: sinusoidalnie zmiennym, stałym pulsującym ze składową stałą do 6 ma, stałym. Wyłącznik zwłoczny (selektywny). In = 25 A Wyłącznik typu RCCB na prąd znamionowy 25 A. B 25 I n 0,030 A Wyłącznik typu RCBO na prąd znamionowy 25 A o charakterystyce wyzwalaczy nadprądowych typu B Znamionowy prąd różnicowy (czułość) wyłącznika. Obciążalność zwarciowa wyłącznika 6 ka (przy dobezpieczeniu bezpiecznikiem gg o prądzie znamionowym wkładki I bn 63 A. Obciążalność zwarciowa wyłącznika 10 ka (przy dobezpieczeniu bezpiecznikiem gg o prądzie znamionowym wkładki I bn 63 A. Obciążalność zwarciowa wyłącznika 10 ka (przy dobezpieczeniu bezpiecznikiem gg o prądzie znamionowym wkładki I bn 160 A C lub brak Wyłącznik przeznaczony do pracy w nieogrzewanym pomieszczeniu. Wyłącznik mrozoodporny, przeznaczony do pracy na wolnym powietrzu przy najniższej temperaturze otoczenia 25 0 C. Wyłącznik różnicowoprądowy jest prawidłowo dobrany, gdy rezystancja uziemienia spełnia warunek: U L RP < 1, 2 I UL napięcie bezpieczne (przy prądzie przemiennym 25 V) II. POMIARY 1. Badanie wyłącznika różnicowoprądowego n

4 Badanie wyłączników samoczynnych str Sprawdzenie prawidłowości działania wyłącznika różnicowoprądowego za pomocą przycisku kontrolnego Schemat połączeń: Przebieg ćwiczenia: Sprawdzić działanie przycisku T znajdującego się na obudowie. Przycisk ten zwany przyciskiem testującym pozwala testować działanie wyłącznika w rzeczywistym obwodzie. Może on także służyć do wyłączania zasilania odbiorników. 1.2 Pomiar prądu wyzwalającego wyłącznik różnicowoprądowy metodą sztucznego zwarcia pomiędzy przewodem fazowym a ochronnym Schemat połączeń: Przebieg ćwiczenia: Pomiar polega na zwiększaniu wartości prądu I (zmniejszaniu rezystancji dekady) aż do zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego. Należy odczytać wartość prądu i rezystancji, przy których wyłącznik zadziałał. Wyniki zapisać w tabeli. Pomiar wykonać trzykrotnie dla jednego wyłącznika różnicowoprądowego. Porównać wartość prądu zadziałania I z wartością znamionową I n wyłącznika.

5 Badanie wyłączników samoczynnych str Tabela pomiarów i obliczeń Dane wyłącznika różnicowoprądowego: Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Dane wyłącznika różnicowoprądowego: I [ma] Rd [Ω] I średnie [ma] Rdśrednie [Ω] Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 I [ma] Rd [Ω] I średnie [ma] Rdśrednie [Ω] 1.3 Pomiar prądu wyzwalającego wyłącznik różnicowoprądowy metodą sztucznego zwarcia pomiędzy dwoma przewodami fazowymi Schemat połączeń: Przebieg ćwiczenia - jak w pkt Tabela pomiarów i obliczeń - jak w pkt Badanie wyłącznika silnikowego 2.1 Sprawdzenie prawidłowości działania wyłącznika silnikowego Schemat połączeń: Wyłącznik silnikowy

6 Badanie wyłączników samoczynnych str Przebieg ćwiczenia: Zasilić wyłącznik silnikowy i sprawdzić jego działanie za pomocą przycisku STOP znajdującego się na obudowie. Przycisk ten pozwala testować działanie wyłącznika w rzeczywistym obwodzie. Może on także służyć do wyłączania zasilania odbiorników Sprawdzenie działania wyzwalacza przeciążeniowego Schemat układu pomiarowego Przebieg ćwiczenia: Wyłącznik silnikowy należy obciążać kolejno kilka razy natężeniem prądu większym od jego nominalnego prądu wyzwalacza przeciążeniowego (prądem znamionowym wyzwalacza przeciążeniowego jest nastawiona wartość prądu) stosując jako odbiornik silnik 3-fazowy przy połączeniu uzwojenia stojana w trójkąt oraz 3- fazowe układy żarówek w różnych skojarzeniach. Podczas każdej próby należy zmierzyć wartość prądu i czas jego przepływu do momentu zadziałania wyzwalacza przeciążeniowego wyłącznika. Wykonać 5 prób różnych natężeń prądu obciążenia dla trzech różnych nastaw prądu wyzwalacza. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę czasowo-prądową wyzwalacza przeciążeniowego t = f(i/in). Lp Tabela pomiarów i obliczeń I n = A I n = A I n = A t [s] U [V] I [A] I/I n [-] t [s] U [V] I [A] I/I n [-] t [s] U [V] I [A] I/I n [-] III. WNIOSKI