ĆWICZENIE NR 3 BADANIE PRZEKAŹNIKÓW JEDNOWEJŚCIOWYCH - NADPRĄDOWYCH I PODNAPIĘCIOWYCH

Transkrypt

1 ĆWICZENIE NR 3 BADANIE PRZEKAŹNIKÓW JEDNOWEJŚCIOWYCH - NADPRĄDOWYCH I PODNAPIĘCIOWYCH 1. Wiadomości ogólne Do przekaźników pomiarowych jednowejściowych należą przekaźniki prądowe, napięciowe, częstotliwościowe, temperaturowe i inne. Głównym ich zadaniem jest działanie przy przekroczeniu przez sygnał wejściowy S we tzw. wartości rozruchowej G r, która nastawiana jest na skali przekaźnika. W chwili przekroczenia przez sygnał wejściowy wartości rozruchowej G r przekaźniki przechodzi z tzw. stanu spoczynkowego do stanu działania. Odpowiada temu zmiana stanu na wyjściu przekaźnika z 1 na 0 lub z 0 na 1 w zależności od rodzaju wykorzystanego zestyku. 1 S WY 0 G r G od S WE Rys.1. Zależność sygnału wyjściowego S wy (dwustanowego) od wejściowego S we (mierzonego dla przekaźnika nadmiarowego (po lewej) i niedomiarowego. Jeśli po zadziałaniu przekaźnika zacznie się zmniejszać wartość sygnału wejściowego, to przy pewnej jego wartości równej nazywanej wartością odpadania G od przekaźnik przejdzie ze stanu działania w stan spoczynku. Jak widać charakterystyka S wy (S we ) tworzy pętlę histerezy, a miarą szerokości tej pętli jest tzw. współczynnik powrotu przekaźnika k p wyrażony poniższym wzorem: G k p G 1 od r

2 Przekaźniki nadmiarowe: G r > G od, k p < 1 Przekaźniki niedomiarowe: G r < G od, k p > 1 Wartość tego współczynnika powinna być możliwie bliska 1. Uzyskanie tego w przekaźnikach elektromechanicznych było trudne ze względu na różniące się rezystancje obwodu magnetycznego w stanie zadziałania przekaźnika (minimalna szczelina powietrzna ) i w stanie spoczynkowym (większa szczelina). Oczywiście, w aktualnych rozwiązaniach przekaźników pomiarowych, uzyskanie dużej wartości współczynnika powrotu nie stanowi żadnego problemu. Przekaźniki jednowejściowe, a zwłaszcza przekaźniki prądowe i napięciowe spełniają bardzo ważną rolę w elektroenergetycznej automatyce zabezpieczeniowej. Kryterium wzrostu prądu ponad wartość dopuszczalną dla danego elementu układu elektroenergetycznego jest bowiem w wielu przypadkach wystarczające dla wykrycia stanu zwarcia lub przeciążenia. Stąd szerokie zastosowanie przekaźników nadprądowych w zabezpieczeniach od skutków zwarć i przeciążeń. Przekaźniki nadprądowe są budowane jako elementy bezzwłoczne lub z wewnętrznym opóź nieniem, na ogół zależnym od wartości prądu wejściowego. Zasadniczą właściwością przekaźników nadprądowych jest ich charakterystyka czasowoprądowa, określająca zależność czasu zadziałania przekaźnika od wartości prądu mierzonego. Są cztery rodzaje charakterystyk czasowo-prądowych: a) niezależna, b) zależna, c) częściowo zależna d) stopniowo zależna. 2

3 Rys.2. Podstawowe charakterystyki t(i) przekaźników nadprądowych Charakterystyka niezależna uzyskiwana jest najczęściej w wyniku współdziałania bezzwłocznego członu prądowego z przekaźnikiem czasowym o nastawialnym opóźnieniu czasowym. W przypadku charakterystyki zależnej, czas działania przekaźnika maleje ze wzrostem prądu zwarciowego. Charakterystyka stopniowo zależna uzyskiwana jest przez współdziałanie przekaźnika nadprądowego zależnego z przekaźnikiem nadprądowym bezzwłocznym. Takie charakterystyki bywają wykorzystane w niektórych rozwiązaniach zabezpieczeń od zwarć międzyfazowych i od przeciążeń silników. 2. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami rozwiązania przekaźników pomiarowych jednowejściowych oraz zasadami wykonywania podstawowych badań laboratoryjnych 3

4 przekaźników nadmiarowych (nadprądowych o charakterystyce rozruchowej niezależnej) a także przekaźników niedomiarowych (podnapięciowych). W ramach badań przekaźnika nadprądowego i podnapięciowego należy wykonać pomiary wartości rozruchowych i powrotnych. Pomiary wykonuje się w układzie pomiarowym, którego schemat przedstawiono na rys. 3 i 4. Wykonuje się je dla wszystkich możliwych wartości nastawieniowych prądu (napięcia) rozruchowego I rn (U rn ). Jako wartość rozruchową (powrotną) przyjmuje się średnią arytmetyczną pięciu kolejnych pomiarów. Prądem rozruchowym I r przekaźnika nadprądowego nazywamy najmniejszą wartość prądu płynącego przez cewkę przekaźnika, przy którym następuje zadziałanie przekaźnika. Prądem powrotnym I p jest nazywana największa wartość prądu zasilającego, przy której następuje powrót przekaźnika do położenia zajmowanego przed rozruchem. Na podstawie wykonanych pomiarów wyznacza się: - współczynnik powrotu przekaźnika: k p (k p =I p /I r ), - błąd podziałki: I (I=100*(Ir-Irn)/Irn [%]), - rozrzut prądu rozruchowego RI (RI=100*(I r -I rśr )/I rśr [%]). Współczynnik powrotu nie powinien być mniejszy od 0.85, błąd podziałki nie powinien przekraczać 15% (człon bezzwłoczny), a rozrzut nie powinien przekraczać 5%. Tabela wyników pomiarów powinna zawierać: nastawioną wartość prądu rozruchowego (I rn ), wartość zmierzoną prądu rozruchowego (I r ) i powrotnego (I p ), wartość średnią z pięciu pomiarów prądu rozruchowego (I rśr ) i powrotnego (I pśr ), współczynnik powrotu (k p ), rozrzut (RI) oraz błąd podziałki (I) 24 V U AT ma W V Rys. 3. Schemat połączeń układu pomiarowego do badania przekaźników napięciowych 4

5 24 V I AT A W mv Rys. 4. Schemat połączeń układu pomiarowego do badania przekaźników nadprądowych 5