Укажите для чего в пластинчатых плавких вставках делаются суженные места
Плавкая вставка
Как известно, плавкие предохранители защищают электрические сети от коротких замыканий и перегрузок, путём разрушения специально предназначенных для этого проводников. Предохранители недороги и очень просты по своему устройству. Главной частью плавких предохранителей, является плавкая вставка. Именно в ней происходит отключение электротока и она же подлежит замене после того как предохранитель сработал. Конструктивно представляет собой корпус, внутри которого находится плавкий элемент, разрушающийся после срабатывания, и дугогасительное устройство, обычно в виде диэлектрического наполнителя, который гасит возникающую электрическую дугу.
Основное предназначение плавкой вставки состоит в том, чтобы быть участком защищаемой цепи с наименьшим сечением и большим сопротивлением, чем у остальных элементов. Вследствие этого, плавкая вставка при прохождении по цепи тока короткого замыкания нагревается быстрее и сильнее других участков, поэтому раньше расплавляется, спасая электрооборудование от перегрева и выхода из строя. В отдельных случаях расплавляемый участок встраивается непосредственно в электроприбор. Например, он есть в бытовых осветительных лампах, для предотвращения перегрузки электрической сети при сгорании нити накаливания и возникающей при этом электрической дуги. Обычно это участок одного из вводных проводов, расположенный в цоколе лампы. Указанный участок имеет сечение, рассчитанное на ток не выше 7 ампер.
Физически плавкая вставка представляет легкоплавкий проводник, выполненный в виде проволоки или пластины особой формы. Например, в радиоэлектронных приборах предохранитель состоит из стеклянной или фарфоровой трубочки, в которой размещена проволока, а в широко распространённых предохранителях марки ПР-2 плавкая вставка изготовлена из цинковой пластины, которая является одновременно и легкоплавким, и коррозийностойким материалом. Форма пластины представляет собой ряд чередующихся широких и узких участков (от одного до четырёх в зависимости от установленного напряжения). Суженные участки сгорают первыми, не допуская увеличения тока короткого замыкания до критических значений и создавая эффект токоограничения.
Такая конфигурация позволяет получить подходящую времятоковую характеристику, которая является основным параметром для определения степени защиты цепи. Вообще считается, что главным показателем плавкой вставки служит зависимость выхода из строя от протекающего тока. При испытании вставок партию одинаковых предохранителей испытывают при разных токах, замеряя время, необходимое для расплава. Естественно, что чем выше ток, тем короче время перегорания. При исследовании выделяют наименьший ток, при котором вставка начинает плавиться неопределённо долгое время (час-два), максимальный ток – вставка разрушается за десять секунд, и номинальный ток, когда вставка работает длительное время, не нагреваясь. Как правило, номинальный ток в 2,5 раза меньше максимального.
Для снижения порога плавления вставки выполняют из нескольких параллельных ветвей. Это также способствует более качественному использованию дугогасящего наполнителя. Для этих же целей на медную ленту вставки наносят оловянные полоски, достигая металлургического эффекта (олово ускоряет расплав меди при небольших токах короткого замыкания). В некоторых моделях предохранителей вставка изготавливается из нескольких медных посеребрённых проволок в виде вытянутой спирали. Несколько витков имеют более малое сечение, что позволяет эффективно гасить дугу, возникающую в нескольких каналах одновременно. Не рекомендуется менять вставку плавкую после срабатывания предохранителя на самостоятельно изготовленный аналог. Для надёжного функционирования необходимы только ремкоплекты заводского изготовления.
Предохранители с плавкими вставками, тепловые реле
Новосибирский государственный аграрный университет
Инженерный институт
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Методические указания
НОВОСИБИРСК 2006
УДК 621.313.333
Составители: В.П. Бударкевич, канд. пед. наук, доц.
О.Б. Давыденко, канд. техн. наук, доц.
Д.С. Болотов, учеб. мастер
Рецензент: Н.П. Савин, ст. преп. НГТУ
В методическом пособии приведены лабораторные работы по изучению предохранителей, тепловых реле, магнитных пускателей, исследованию аварийных режимов асинхронных электродвигателей, трансформаторов, а также по сушке и диагностике изоляции.
Предназначены для студентов вузов, обучающихся по специальности 110302 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства.
Утверждены и рекомендованы к изданию методическим советом Инженерного института (протокол №2 от 31 октября 2006 г.).
© Новосибирский государственный аграрный университет, 2006
© В.П. Бударкевич, О.Б. Давыденко, Д.С. Болотов, 2006
Содержание:
1. Правила безопасности при работе студентов в лабораториях кафедры электрификации и автоматизации сельского хозяйства НГАУ……….. 4
2. Лабораторная работа № 1: Предохранители с плавкими вставками, тепловые реле……………………………………………………………. 6
3. Лабораторная работа № 2: Сушка и диагностика изоляции электрооборудования ……………………………………………………………. 14
4. Лабораторная работа № 3: Исследование аварийных режимов асинхронных электродвигателей в сельском хозяйстве …………………. 20
5. Лабораторная работа № 4: Диагностика электродвигателя стеклоочистителя …………………………………………………………………. 27
8. Лабораторная работа № 7: Эксплуатация силовых трансформаторов в сельском хозяйстве ……………………………………………. 41
Правила безопасности
При работе студентов в лабораториях кафедры электрификации и автоматизации сельского хозяйства НГАУ
1. Перед началом лабораторных работ в лабораториях получите у руководителя работ инструктаж по технике безопасности. Изучите и запомните схему электроснабжения лаборатории, места установки коммутирующей и защитной аппаратуры. После получения инструктажа по технике безопасности распишитесь в журнале о том, что с правилами безопасной работы вы ознакомлены и обязуетесь их выполнять.
2. Не трогайте, не включайте и не выключайте без разрешения преподавателя или лаборанта автоматы и другие приборы. Ошибочное включение может быть причиной несчастного случая или выхода из строя электрооборудования.
3. Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно ознакомьтесь с заданием, оборудованием, материалами и инструментом, проверьте исправность ограждений и предохранительных устройств. О замеченных неисправностях сообщите преподавателю.
4. Перед сборкой схемы убедитесь, что автомат или пакетный выключатель, установленный на щите лабораторного стола, отключён.
5. Помните, что шарфы, косынки и другие подобные им детали одежды могут быть затянуты вращающимися частями машин и послужить причиной несчастного случая.
6. Не загромождайте рабочее место посторонними предметами.
7. Собранная схема проверяется всеми членами бригады, при этом особое внимание следует обратить на надёжность всех клеммных соединений и контактов.
8. По окончании работы приведите в порядок своё рабочее место. После уборки заявите об окончании работы преподавателю и только после его разрешения можете покинуть лабораторию.
9. Не производите излишнего шума в лабораториях.
10. Если с вами или другим студентом произошёл несчастный случай, немедленно сообщите об этом преподавателю или лаборанту для оказания помощи.
Воспрещается:
· Включать настенные групповые автоматы и рубильники распределительных шкафов без разрешения преподавателя.
Включать собранную схему до проверки и разрешения преподавателя или лаборанта.
Производить переключение в схемах, находящихся под напряжением.
Оставлять без наблюдения схему, находящуюся под напряжением.
Закорачивать или отключать блокировочные устройства.
Заходить за стенд и протягивать руки за ограждения.
Лабораторная работа №1:
Предохранители с плавкими вставками, тепловые реле
Цель работы. Ознакомиться с конструкцией и техническими данными предохранителей с плавкими вставками, тепловыми реле.
Задание. Снять опытным путем времятоковую характеристику плавкой вставки, теплового реле и сравнить ее с характеристикой, найденной расчетным путем. Заправить предохранитель ПР-2 новой плавкой вставкой.
Порядок выполнения работы
1.Снять ампер-временную характеристику токового реле, построить график на миллиметровой бумаге.
2.Экспериментально проверить время сгорания плавкой вставки, занести результаты в таблицу.
Методические указания
Работа выполняется группой учащихся из трех-четырех человек. Для снятия времятоковой характеристики служит специальный стенд.
В качестве плавкой вставки следует использовать медную проволоку диаметром 0,35 мм, длиной 70 мм, помещенную в фарфоровую группу. Снимают времятоковую характеристику в такой последовательности:
— закрепляют плавкую вставку на стенде;
— устанавливают автотрансформатор на 0 и включают рубильник Р и автомат А;
— поворотом рукоятки автотрансформатора по часовой стрелке устанавливают силу тока в цепи, равную 10 А, и по секундомеру определяют время сгорания плавкой вставки;
— аналогичные операции выполняют с новой плавкой вставкой, но с током другой силы;
— показания записывают так, как показано в табл.1.
После того как будут заполнены все графы формы, приступают к расчету времени сгорания плавкой вставки и сравнению результатов расчета с данными эксперимента.
| Ток, А | Показатели электросекундомера, с |
| опытные | расчетные |
Общие сведения
Предохранителем с плавкой вставкой (плавким предохранителем) называют устройство, которое при токе, большем заданной величины, размыкает электрическую цепь путем расплавления плавкой вставки, нагретой током, проходящим по ней до момента расплавления.
Пример зависимости времени сгорания плавкой вставки от кратности проходящего через предохранитель тока: чем больше кратность тока, т.е. чем больше проходящий ток, тем меньше время сгорания плавкой вставки.
Плавкие предохранители осуществляют защиту от токов коротких замыканий и от недопустимо длительных перегрузок.
В сельском хозяйстве наиболее распространены предохранители ПР–2 и ПН–2.
Устройство предохранителя ПР–2: внутрь фибровой трубки (патрон) помещена плавкая вставка, которая изготовлена из тонкого листового цинка. Узкие перешейки (от двух до четырех) предотвращают излишний нагрев вставки при нагрузках, близких к номинальной.
Предохранители ПР–2 выпускаются промышленностью на номинальное напряжение 220 В (короткий патрон), 500 В (длинный патрон), номинальные токи 15, 60, 100, 200, 350 до 1000 А, а плавкие вставки к ним – на номинальные токи 6, 10, 15, 20, 25, 35,45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300 А.
При заказе предохранителя указывают напряжение, номинальный ток предохранителя и номинальный ток плавкой вставки: например, предохранитель ПР–2 на 220 В, 60 А, ток плавкой вставки 25 А. Заметим, что для напряжения 380 В годятся предохранители как напряжением 500 В, так и напряжением 250 В.
Предохранители ПН–2 выпускаются на номинальные токи 100, 250, 400, 600 и 1000 А, а плавкие вставки – на номинальные токи 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 200, 300 А и более.
Время плавления плавкой вставки, выполненной из медной проволоки, может быть приближенно подсчитано по следующей формуле:
, с,
где S – поперечное сечение плавкой вставки, мм 2 ; I – ток, проходящий через плавкую вставку, А.
Приведенная выше формула пригодна лишь для приближенных расчетов. На практике самодельные плавкие вставки могут применяться только в том случае, если они откалиброваны на специальном стенде, принципиальная электрическая схема которого приведена на рабочем месте. Помимо калибровки плавких предохранителей стенд позволяет производить сушку электрическим током одного или нескольких электродвигателей и силовых трансформаторов, может быть использован для производства электросварочных работ, для зарядки аккумуляторов, для настройки тепловых реле и целого ряда других работ.
Упражнения
1. Рассчитайте время сгорания плавкой вставки, выполненной из медной проволоки диаметром 0,5 мм, если по ней протекает ток: 100 А; 200 А; 500 А.
2. Оформите заказ на предохранители ПР–2, рассчитанные на номинальный ток плавкой вставки 125, 160 и 200 А.
Контрольные вопросы
1. Для каких целей служат плавкие предохранители?
2. Что называют времятоковой характеристикой плавкой вставки?
3. Что называют номинальным током предохранителя?
4. Что называют номинальным током плавкой вставки предохранителя?
5. Для чего в пластинчатых вставках делают суженные места?
Библиографический список
Приложение
Расчет проводов, предохранителей, тепловых реле
В соответствии с величиной рабочего тока по каталогам и справочникам выбирают сечение провода и кабеля. Однако соблюдения только этого условия для силовых проводок недостаточно. В процессе эксплуатации могут иметь место случаи неправильного пользования электроэнергией или короткие замыкания, в результате чего может произойти непредвиденное увеличение тока в проводнике, он нагреется и выйдет из строя. Чтобы этого избежать, предусматривают защиту проводников плавкими предохранителями. Плавкая вставка предохранителя защищает установку только от токов короткого замыкания. В осветительной сети она является единственным защищающим элементом:
.
При защите электродвигателей, кроме плавких вставок предохранителей (они защищают в основном от токов короткого замыкания на клеммах и в обмотках электродвигателей), необходимо обеспечивать и защиту их от перегрузок.
При использовании автоматических выключателей вместо плавких вставок предохранителей могут быть использованы электромагнитные расцепители.
Выбор проводников ведут по нагреву.
Обычно расчет электрической сети начинают с плавкой вставки. При этом руководствуются двумя правилами.
Правило I. Ток плавкой вставки должен быть равен или больше рабочего тока нагрузки:
.
Правило II. Ток плавкой вставки должен быть не меньше, чем деленная на 2,5 величина максимального тока для защищаемого участка проводки:
,
где максимальный ток
,
К – кратность пускового тока (дается в каталогах).
Если предохранитель защищает линию, к которой присоединяются несколько двигателей, то максимальный ток
,
где I пуск – ток одного из двигателей, при котором I макс имеет наибольшее значение; m – коэффициент одновременности.
Из данных, полученных по указанным выше правилам, выбирают наибольшее значение тока плавкой вставки. Затем по шкале стандартных величин токов плавкой вставки (табл. 2) находят ближайшую большую. Выбор вставки на меньший ближайший ток может привести к тому, что она перегорит при пуске двигателя.
Практическая работа №2
«Расчет плавкой вставки предохранителя и выбор типа предохранителя».
Цель: исследовать методы расчета и замены плавкой вставки предохранителей.
Оборудование: предохранители различных марок, набор плавких вставок; указатель напряжения; электромонтажный инструмент.
Содержание и порядок выполнения работы:
1. Изучите краткие теоретические сведения.
Расчёт предохранителя ведётся с учётом тока короткого замыкания в конце линии, нагреванием проводников, проседанием напряжения (не более 4-5%), а также с учётом потребностей самого потребителя. Выделенная в ходе протекания электрического тока через проводники теплота должна рассеиваться в окружающую среду, не повреждая при этом каких-либо частей и/или составляющих проводящих частей электрооборудования.
Расчёт нужд потребителя рассчитывается по формуле:
,
где Inom — номинальный ток срабатывания предохранителя, А;
Pmax — максимальная мощность нагрузки, Вт (с запасом примерно 20 %);
U — напряжение сети, В.
Предохранитель выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение. Так же должны учитываться пусковые токи нагрузки потребителя при выборе характеристики.
Условия выбора предохранителя в трёхфазных цепях (нагрузки):
1. Для трёхфазного эл. приёмника без пусковых токов (нагреватель и др.)
2. Для трёхфазного эл. приёмника c пусковым током (Электрический двигатель)
где: Кп =5…8 (обычно 7) – коэффициент пуска ЭД (Iпуска =Кп∙Iном),
α – коэффициент тяжести пуска: 1,6 – тяжёлый, 2 – средний, 2,5 – лёгкий пуск.
Для ремонта предохранителя необходимо заменить перегоревшую проволочку. При производстве предохранителей на заводах используют, в зависимости от величины тока и быстродействия, серебряные, медные, алюминиевые, никелиновые, оловянные, свинцовые и проволочки из других металлов. Для изготовления предохранителя в домашних условиях доступна только красная медь. При выборе предохранителя для аппаратуры разработчики пользуются простым законом. Ток предохранителя должен быть в два раза больше максимально потребляемым изделием. Например, если максимальный ток потребления усилителя составляет 5 Ампер, то предохранитель выбирается на 10 Ампер. Первое, что необходимо найти на корпусе предохранителя его маркировку, по которой узнать, на какой ток он рассчитан. Часто величину тока пишут на корпусе изделия, рядом с местом установки предохранителя. Затем из ниже приведенной таблицы определить какого диаметра нужен провод. Данные в таблице являются эмпирическими.
Таблицы для выбора диаметра провода в зависимости от тока защиты предохранителя
Для ремонта предохранителей на ток защиты от 0.25 до 50А
Диаметр проволочки, мм
Для ремонта предохранителей на ток защиты от 50 до 300А
Ток защиты предохранителя, Ампер
Диаметр проволочки, мм
2. Рассчитайте плавкую вставку для защиты электродвигателя мощность 5, 5 КВт, напряжение сети 380 В, 220 В.
Контрольные вопросы:
1. Поясните, что называется времятоковой характеристикой плавкой вставки?
2. Укажите, для чего в пластинчатых плавких вставках делаются суженные места?
3. Поясните, что такое металлургический эффект и для чего он применяется?
4. Укажите, какими способами гасится дуга в предохранителях?
5. Поясните, как влияют условия гашения дуги на время срабатывания предохранителя?
Плавкие предохранители — их назначение, типы и виды, устройство и принцип действия
Плавкий предохранитель — элемент электросети, выполняющий защитную функцию. В отличие от автоматического выключателя после каждого срабатывания он нуждается в замене размыкающей цепь детали. Плавкая вставка, которая сгорает при превышении допустимого значения номинального тока, должна быть выбрана с учетом нагрузки на сеть.
Принцип работы и назначение плавких предохранителей
Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:
На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).
Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.
Условное графическое обозначение на схеме
Согласно Единой системе конструкторской документации России, на графических схемах электроцепей плавкие предохранители обозначают прямоугольником, внутри которого проходит прямая линия. Её концы соединяются с 2 частями цепи до и после защитного устройства.
В документации к приборам импортного производства можно встретить и другие обозначения:
Виды и типы плавких предохранителей
Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:
Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после её исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.
Кроме типов, различают виды ПП:
В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.
Выбор плавкой вставки предохранителя
Выбор предохранителей производят с учетом их номиналов, времятоковой характеристики и общей нагрузки на сеть (суммарной мощности всех работающих элементов). Номинальным током ПП называют тот, который плавкая вставка сможет выдержать до разрушения. Эта величина указана на корпусе предохранителя (например, маркировка 63 А для пробковых бытовых предохранителей).