KAITSELÜLITITE KATSETAMINE

Transcript

1 PRAKTIKUMI JUHEND KAITSELÜLITITE KATSETAMINE 1(14)

2 1. Sissejuhatus Praktikumi eesmärk on: tutvuda tänapäeval kasutatavate kaitseaparaatidega, nende ehituse, tööpõhimõtte ja kasutusvõimalustega; anda ettekujutus elektriskeemidest ning elektrilisest montaažist; uurida katseliselt kaitseaparaatide elektrilisi parameetreid. Ettevalmistav osa Tutvuda: katsestendi eesmärgi ja üldise tööpõhimõttega; katsestendi topoloogilise- ja elektriskeemiga; katsetatavate seadmete otstarbe, konstruktsiooni ning tehniliste parameetritega; üldiste ohutusnõuetega ning käitumisviisidega õnnetusjuhtumi korral. 2. Katseline osa 2.1. Minikaitselülitite katsetamine liigkoormusele ja lühisele Stendi pingestamine (vt lisa 1, Stendi topoloogiline skeem) Lülitage sisse stendi kaitsev minikaitselüliti F1 ning selle kõrval olev koormuslüliti QS1. Pinge olemasolust annab märku punane signaallamp HL1. Seejärel lülitage ümberlüliti SA1 positsiooni I (peakaitselüliti QF1) või II (sulavkaitse FU). Kaitselülitite katsetamisel on soovitav ümberlüliti asend I, kuna asendis II võib sulavkaitse suuremate voolutõugete korral läbi põleda, mille järel tuleb see asendada. Järgnevalt lülitage sisse peakaitselüliti QF1. Pingestatud peakaitselülitist teavitab tema kohale paigaldatud kollane signaallamp HL2. 2(14)

3 Liigkoormuskatse Selgituseks. Elektriaparaatide teoorialoengutest teate, et kaitselüliti sisaldab kaht tüüpi vabastusmehhanismi: termiline bimetall- ja elektromagnetvabasti. Esimene neist rakendub liigkoormusele, teine voolutõugetele ja lühisele. Joonisel 2.1 kujutatud kaitselülitite rakendumistunnusjooned, mis väljendavad kaitselülitite vabastite rakendumisaegu sõltuvalt neid läbivast voolust. Liigkoormuskatse uurib tunnusjoone ülemist, kaarjat osa. Valige joonisel 2.1 katsetamisele tuleva kaitselüliti rakendumistunnusjoon ning määrake selle termilise vabasti osal ära neli punkti, mille juures soovite mõõta kaitselüliti tegelikku rakendumisaega. Punktide märkimisel arvestage, et rakendumisaeg ei ületaks kolme minutit. Katse käik Lülitage sisse valitud kaitselüliti. Pöörake vastavasse positsiooni digitaalse ajamõõtja PS juhtahelasse ühendatud ümberlüliti SA2. Kasutades joonistel 2.2 ja 2.3 olevaid pinge-voolu diagramme, määrake ära vajalik autotrafo pinge, et tekitada ahelas teie poolt fikseeritud punktidele vastav vool. Reguleerige autotrafo sellele pingele. Lülitage sisse koormuslüliti QS2. Kaitselüliti rakendumisel registreerige selle tegelik rakendusvool ja aeg. Voolude mõõtmiseks kasutage ampermeetrit A. Järgnevalt reguleerige autotrafo uuele pingele ning tehke järgmine katse. Liigvoolukatsete käigus märkige üles ka ümbritseva keskkonna temperatuur. 3(14)

4 Rakendumisaeg Sekundid Minutid Nimivoolu kordsus Joonis 2.1. Kaitselülitite rakendumistunnusjooned 4(14)

5 I (A) U (V) Joonis 2.2. Autotrafo TV pingete ja jõutrafo TA sekundaarahela voolude suhe B, C, K ja D rakendustunnusjoonega kaitselüliti puhul I(A) U(V) Joonis 2.3. Autotrafo TV pingete ja jõutrafo TA sekundaarahela voolude suhe Z rakendustunnusjoonega kaitselüliti puhul Lühisekatse Määrake joonise 2.1 alusel kolm punkti valitud rakendumistunnusjoone elektromagnetvabasti osal. Lühisekatse sooritamiseks toimige analoogselt nagu liigkoormuskatse tegemise puhul. 5(14)

6 Kuna ampermeeter A on võimeline registreerima vaid pikemaajalisi, liigkoormuse olukorras tekkivaid voolusid, siis voolu mõõtmiseks lühisekatsetel kasutage ampertange KEW2002. Mõõtmiseks ühendage ampertangid spetsiaalselt stendi kaitsekattest välja toodud juhtme ümber, mis on tähistatud markeeringuga Voolu mõõtmine liigvoolukatsetel. Kuna katseahelas tekkivad löökvoolud ei ületa 125 A, lülitage ampertangid 400 A mõõtepiirkonnale. Seejärel lülitage seade vastava lüliti abil PEAK režiimi. Iga järgneva mõõtmise tegemiseks selles režiimis tuleb eelnev näit nullida. Selleks vajutage mõõteriistal olevat RESET nuppu. Lühisekatsete käigus jälgige selektiivse peakaitselüliti või sulavkaitsme olekut. Katsetades väikestel vooludel järjestikku ühendatud minikaitselüliteid QF2 ja QF3, pöörake tähelepanu nende omavahelisele voolulisele selektiivsusele Rikkevoolukaitselüliti rakendumisvoolu mõõtmine Katsestendi rikkevooluahelasse on paigaldatud kaheastmeline rikkevoolukaitse. Selleks on kasutatud kaht rikkevoolukaitselülitit QF8 ja QF9 ( vt lisa 2, Stendi elektriskeem). QF8 on neljapooluseline (3F + 1N) selektiivne rikkevoolukaitselüliti, nimivooluga I n = 40 A ja rakendusvooluga I n = 300 ma. Tegemist on A - tüüpi kaitseaparaadiga, mis on tundlik vahelduv- ja pulseerivale alalisrikkevoolule. Rikkevoolukaitselüliti QF9 on samuti A-tüüpi, kahepooluselise (1F + N) seade, mille nimivool I n = 25 A ning nimirakendumisvool I n = 30 ma. Stendi elektriskeemis on ta ühendatud järjestikku selektiivse rikkevoolukaitselülitiga QF8 ning paikneb temast tarbija pool. Rikkevoolukaitselülitite järele on ühendatud eeltakisti R1, nimitakistusega 680 Ω ning muuttakisti R2, nimitakistusega 10,0 kω. Esimene neist on mõeldud voolu piiramiseks juhul, kui muuttakisti R2 takistus on reguleeritud minimaalseks. Ahelasse jääb sellisel juhul vool suurusega 0,34 A, mis ületab toitepoolsema QF8 rakendumisvoolu 0,3 A. Sellise vooluga on võimalik visuaalselt kontrollida QF8 ja QF9 vahelist selektiivsust. See tähendab, et tekitades summavooluahelasse voolu, mille väärtus ületab ka QF8 nimirakendusvoolu, peab esimesena rakenduma ikkagi mitteselektiivne tarbijapoolsem aparaat QF9. Minimaalseim rikkevoolu väärtus maksimaalse takistuse puhul on ~ 0,02 A. Summavoolu mõõtmiseks rikkevooluahelas on ette nähtud digitaalne multimeeter APPA97. Komplekti kuuluvate testjuhtmete ühendamisel mõõteseadmega paigaldage must juhe sisendisse COM ning punane sisendisse µa ma. Seejärel suruge testjuhtmete 6(14)

7 vabad mõõteotsad katsestendi esiküljel olevatesse pesadesse, mis on tähistatud markeeringuga Testri sisendid. Paigaldamisel pöörake tähelepanu, et juhtme ja pesa värvid langeksid kokku. Keerake mõõteseadme keskosas olev pööratav funktsioonilüliti voolu jaotisele. Mõõtepiirkonnad vahelduv- või alalisvoolu puhul on 300 µa, 3 ma, 30 ma, 300 ma ja 20 A. Tavaolukorras valib mõõteseade sobiva skaala automaatselt. Ühelt skaalalt teisele ümber lülitudes ilmub tablool hetkeks tähis 0L, mille järel mõõtmine jätkub. Piirkondi saate valida ka käsitsi, vajutades korduvalt RANGE nuppu. Uuritavad rikkevoolud jäävad suurusjärku 30 ma, mis annab mõõtmistäpsuse suhteliseks ehk relatiivseks veaks γ ± 1,5%. Kuna katsestendis imiteeritavad rikkevoolud on vahelduvvoolud, siis lülitage mõõteseade nupu AC/DC abil vahelduvvoolurežiimi. Tablool süttib selle kinnituseks tähis AC. Keerake muuttakisti R2 parempoolsesse asendisse, mille juures on ahela takistus maksimaalne. Seejärel vajutage tagastuvat surunuppu SB, mis on tähistatud markeeringuga Rikkevoolukatse ning hakake takistust järk-järgult vähendama. Kui ahela takistust on vähendatud ligikaudu 7,6 kω-ni, siis on vool kasvanud sellise väärtuseni, et rikkevoolukaitselüliti QF9 rakendub. Jälgides multimeetri näitu, fikseerige rikkevoolukaitselüliti QF9 rakendusvool I n. Katsete paremaks visuaalsemaks jälgimiseks on stendi ülaossa paigaldatud 60 W võimsusega valgusallikas HL9, mis kustub siis kui rikkevoolukaitselüliti rakendub Katseandmete töötlemine ja kirjalik osa Joonista vastavalt mõõtmistulemustele valitud kaitselüliti rakendumistunnusjoon, võttes arvesse keskkonna temperatuurist sõltuvad parandustegurid (tabel 2.1 ja 2.2). Võrdle katseliselt saadud tunnusjoont standardsega (joonis 2.1). Millised on sarnasused, millised on erinevused? Joonesta minikaitselüliti põhimõtteskeem. Mis on selektiivsus? Mis on osaline ja mis on täielik selektiivsus? Tuua näited katsestendist. Millist tüüpi selektiivsusest võime rääkida rikkevoolukaitselülitite puhul? Mis tüüpi selektiivsusega on katsestendis tegemist? Hinnata stendi kaitselülitite rakendumist. Joonesta rikkevoolukaitselüliti põhimõtteskeem. 7(14)

8 2.4. Kasulikke näpunäiteid Et saavutada katsetatava minikaitselüliti rakendumistunnusjoone suurimat kokku-langevust standardse tunnusjoonega, peab katsetatava minikaitselüliti vabasti temperatuur olema alanenud ligikaudu toatemperatuurini. Tootekataloogi andmetel võib B, C, K ja D rakendustunnusjoonega kaitselülitite sisetakistused lugeda praktiliselt võrdseteks. Z tunnusjoonega kaitselüliti puhul on see aga oluliselt erinev. Kaitselüliti sisetakistus mõjutab tekkiva voolu suurust jõutrafo TA sekundaarahelas. Joonisel 2.2 ja 2.3 olevatel diagrammidel on kujutatud autotrafo TV pingete ja jõutrafo TA sekundaarahela voolude suhe, lähtuvalt erineva rakendumistunnusjoonega kaitselülitite sisetakistustest. Diagramme kasutage liigkoormuskatsetel. Liigkoormuskatsed tehke vooludega, mille väärtused ületavad minikaitselüliti nimivoolu vähemalt 1,3 korda. Maksimaalne rakendumisaeg peaks jääma kolme minuti piiresse. Võttes aluseks liigkoormuskatse käigus mõõdetud ümbritseva temperatuuri ning tabelites 2.1 ja 2.2 olevad väärtused, tuleb interpoleerida vajalik nimivoolukonstant, millega kas korrutada või jagada saadud mõõtmistulemusi. Minikaitselülitite rakendumisaegade mõõtmiseks kasutatav digitaalne aegrelee loeb aega vastupidises suunas. Seega tuleb ajaintervall leida selle alg- ja lõppnäitude vahena. Rikkevoolukaitselüliti rakendumissummavoolu mõõtmisel pöörata muuttakisti algselt parempoolsesse äärmisesse positsiooni. Nii on ahela takistus kõige suurem ja rikkevool kõige väiksem. Läbipõlenud sulavkaitse asendamiseks tuleb kasutada vastavat stendi esiküljele kinnitatud käepidet. Sulavkaitsme vahetamist teostatakse ainult stendi pingestamata olekus! Õnnetusjuhtumi või stendi rikke korral lülitada koheselt välja koormuslüliti QS1 ja kaitselüliti F1. Eemaldada stendi pistik toitevõrgust. Praktikumi lõppedes reguleerida autotrafo pinge minimaalseks, lülitada välja kõik katseahelas olevad lülitus- ja kaitseaparaadid, eemaldada ampertangid ja lekkevoolutester ning tõmmata välja stendi toitepistik. 8(14)

9 Tabel 2.1. B-, C-, D- rakendumistunnusjoonega minikaitselülti nimivoolu sõltuvus ümbritseva keskkonna temperatuurist Tabel 2.2. K-, Z- rakendumistunnusjoonega minikaitselülti nimivoolu sõltuvus ümbritseva keskkonna temperatuurist 9(14)

10 Lisa 1. Katsestendi topoloogiline skeem 10(14)

11 Lisa 2. Katsestendi elektriline skeem 11(14)

12 Lisa 3. Katsestendi juhtskeem 12(14)

13 Praktikum õppeaines: Lisa 4 Aruande tiitelleht Töö nimetus: Kaitselülitite katsetamine Töö läbiviimise kuupäev: Töörühma juhtija: Töörühma liikmed: Kasutatud mõõteriistad ja nende põhilised tehnilised andmed: 13(14)

14 KATSETULEMUSED Lisa 5 Katsetulemuste tabelid KAITSELÜLITITE LIIGKOORMUSKATSE KL tüüp Katse 1 Katse 2 Katse 3 Katse 4 Märkused I, A t, s I, A t, s I, A t, s I, A t, s KAITSELÜLITITE LÜHISKATSE KL tüüp Katse 1 Katse 2 Katse 3 Märkused I, A t, s I, A t, s I, A t, s RIKKEVOOLUKAITSELÜLITITE KATSETAMINE RVKL tüüp Katse 1 Katse 2 Katse 3 Märkused I, ma t, s I, ma t, s I, ma t, s 14(14)