Elektrické přístroje - cvičení Úloha č.7 Měření oteplení stykačové soupravy v pevném závěru Zadání: Změřte oteplení proudovodné dráhy stykačové soupravy v pevném závěru. Nevýbušné elektrické zařízení je dimenzováno pro izolovanou síť 3 x 500 V/50Hz, jmenovitý proud činí I n = 50 A. Ověřte, zda tato souprava vyhovuje z hlediska požadavků na dovolené oteplení proudovodných částí při průchodu: proudu I 1 = 50 A nadproudu I = 315 A Stanovte hodnoty ustáleného oteplení částí proudovodné dráhy protékaných proudem I 1 použitím grafické konstrukce. Přepočtěte ustálené oteplení pro nadproud I. Dne: Skupina: Autor: - 1 -

Teoretický rozbor: Stykač je dálkově ovládaný spínač s častou funkcí, zapíná a vypíná i malý násobek jmenovitého proudu. Používá se převážně ke spínání motorových obvodů. Je-li vybaven tepelnou spouští, zapíná a samočinně vypíná nadproud do 10-ti násobku jmenovitého proudu. Pro vypínání zkratových proudů není stykač dimenzován z hlediska kontaktní soustavy ani zhášedla. Stykač se proto přeřazuje nožovými pojistkami, popř. jističem. Stykačová souprava v pevném závěru je nejčastěji používaný typ stykačové soupravy používané ve výbušném prostředí důlních provozů. Pevný závěr, v němž je stykačová souprava uložena, musí být odolný proti: proniknutí plamene a zplodin hoření ze závěru do okolí roztržení při výbuchu zvýšení teploty nad zápalnou teplotu okolí. Stykačová souprava může obsahovat kromě stykače, tepelné spouště, pojistek, přípojnic také pomocné signální kontakty, podpěťovou spoušť, reverzační přepínač, měřící transformátor proudu, zařízení pro dálkové ovládání. Maximální dovolené oteplení stanovuje ČSN pro součásti a materiál přístrojů nn při teplotě okolí 35 0 C následovně: kontakty ve vzduchu měděné 50 K kontakty ve vzduchu z jiných kovů a slinutin * holé izolované vodiče, vinutí cívek * kovové části ve styku s izolanty * připojovací svorky 55 K silové vodiče s termoplastickou izolací 5 K kde * značí takové oteplení, aby se nepoškodily přiléhající části. Okamžitá hodnota oteplení proudovodné dráhy je dána vztahem: q V Θ = α S e α S t c V = Θ 1 e t τ 1 max, kde Θ max = R I α S proudovodné dráhy. Chceme-li provést přepočet ustáleného oteplení pro nadproud I vzhledem k proudu I 1 za předpokladu, že nedošlo ke změně parametrů proudovodné dráhy α, S a R bude platit vztah: Θ Θ max max1 I = I 1 I Θ max =.Θ max1 I1 Dne: Skupina: Autor: - -

Schéma zapojení: 1-šroub přípojnice -horní šroub reverzačního přepínače 3-dolní šroub reverzačního přepínače 4-přední najížděcí kontakt stykače 5-vlastní kontakt stykače 6-horní nůž pojistky 7-dolní nůž pojistky Použité měřící přístroje a pomůcky: uzavřená stykačová souprava SZČ 14, 3 x 500V/400A, I = 50A, IP54 jednofázová napájecí jednotka klešťový ampérmetr PK300 termočlánky Ni+Cu (-00 900 0 C), Cr+Mni (0 00 0 C) A/D čtyřkanálový převodník Postup měření: Oteplovací, případně ochlazovací, charakteristiky měříme pomocí termočlánků v sedmi místech stykačové soupravy vyznačených ve schéma zapojení. Měřené hodnoty zaznamenáváme přes AD převodník v paměti počítače pomocí programu PSCOPE. Souprava je napájena z proudového zdroje, proud proudovodné dráhy měříme klešťovým ampérmetrem. Pro vyloučení nesymetrického oteplování jednotlivých fází jsou přípojnice soupravy zapojeny do série. Studené konce termočlánků musí ležet volně bez vzájemného kontaktu, v jejich blízkosti měříme teplotu okolí. Dne: Skupina: Autor: - 3 -

Při měření oteplovací charakteristiky postupujeme následovně: Teploměr uložíme do blízkosti studených konců termočlánků. Spustíme program PSCOPE. Z hlavní nabídky zvolíme Soubor Načtení souboru dat, pro správné nastavení programu otevřeme soubor nastav.dat. Tímto je nastaveno měření fyzikálních veličin ve čtyřech kanálech se vzorkovací frekvencí 0,5 Hz. Tomu bude odpovídat celková doba měření 68,3 min. Z hlavní nabídky zvolíme Volby, dále Měření fyzikálních veličin. Do převodní charakteristik U (Ө) termočlánku, která je aproximována přímkou, dosadíme naměřenou teplotu okolí. Jeden řádek odpovídá nastavení jednoho kanálu pro měření dvou veličin. Spustíme proudový zdroj. Zapojíme transformátor pro napájení převodníku. Z hlavní nabídky zvolíme Měření, tím spustíme cyklus měření. Stlačíme zelené ovládací tlačítko stykačové soupravy. Měření necháme probíhat nejméně třičtvrtě hodiny, abychom získali dostatečný úsek oteplovacích charakteristik. Klešťovým ampérmetrem měříme proud procházející přípojnicemi. Proud z proudového zdroje průběžně dostavujeme na původní velikost. Měření se automaticky ukončí po uplynutí nastavené doby měření. Stlačíme červené ovládací tlačítko stykačové soupravy. Vypneme proudový zdroj. Z hlavní nabídky zvolíme Soubor Uložení souboru dat. Naměřené oteplovací charakteristiky uložíme do souboru *.dat. Z hlavní nabídky zvolíme Zobrazení přes sebe. Z hlavní nabídky zvolíme Vykreslení. Budeme postupně vybírat charakteristiky, upravovat pro tisk a tisknout. Horním kurzorem zobrazíme na obrazovce celou časovou osu. Příkazem F3 Okno volíme postupně rozsah osy oteplení jednotlivých kanálů. Vytiskneme pomocí CTRL PRTSC. Kursorem vyznačíme na charakteristice nejméně čtyři body o témž t, odečteme v nich hodnotu času a oteplení. Vytisknuté charakteristiky vyhodnotíme grafickou metodou pro stanovení ustáleného oteplení. a odečteme maximální oteplení Θ max1 při proudu I 1 a vypočteme maximální oteplení Θ max pro proud I. Hodnoty včetně nejvyšší ustálené teploty zapíšeme to tabulky Dne: Skupina: Autor: - 4 -

Tabulka naměřených hodnot čas Oteplení měřícího místo č. 1 č. č. 3 č. 4 č. 5 č. 6 č. 7 500 3,7 1,9,3 7,0 10,9 11,1 11,7 1000 6, 4,1 4,8 10,3 15,7 16,4 17,0 1500 7,8 5,1 6, 14,3 1,5 1,0 1,3 000 9,3 7,6 7,8 16,0 4,4 4,4 4,9 500 10,4 9,1 8,9 18,7 7,8 9,9 7,6 Počáteční teplota okolí ϑ o = 3 o C. Grafická konstrukce ustálené hodnoty oteplení: Osu času rozdělíme na tři stejné časové úseky t.a vyneseme zde rovnoběžky s tepelnou osou y. V místech protnutí časové křivky s osou y a jejími rovnoběžkami v čas. úsecích t, vytvoříme rovnoběžky s osou času x. Získáme svislé vzdálenosti a, b, c, které přeneseme na příslušné rovnoběžky s osou x. Proložíme přímku koncovými body úseček. V místě protnutí s osou x získáme bod reprezentující hodnotu ustáleného oteplení. Výsledné hodnoty oteplení: Měřící místo I 1 = 50 A I = 315 A Název součásti ϑ max1 [ 0 C] Θ max1 [ 0 C] Θ max [ 0 C] 1 šroub přípojnice horní šroub reverzačního přepínače 3 dolní šroub reverzačního přepínače 4 přední nájezdový kontakt 5 vlastní kontakt 6 horní nůž pojistky 7 dolní nůž pojistky Dne: Skupina: Autor: - 5 -

Příklad výpočtu: Pro šroub přípojnice I Θ = max. Θ max1 I1 = Závěr: Průběhy zotaveného napětí: Dne: Skupina: Autor: - 6 -