Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 7. Návod pro měření Ing. Jan Otýpka, Ing. Pavel Svoboda Poslední úprava 2014
Cíl měření: 1. Prakticky ověřte funkci těchto jednotlivých přístrojů: a) spínací přístroje tlačítkové (funkce ZAP, VYP, STOP), zobrazovače, b) relé a časového relé, c) trojfázový stykač, d) jednofázový a trojfázový jistič, e) nadproudová ochrana (nadproudové relé), f) proudový chránič. 2. Zapojte jednoduchý jednofázový elektrický obvod s odporovým spotřebičem (spotřebičem bude v tomto případě zobrazovač kontrolka), tlačítkovými ovládači a manuálně vyzkoušejte funkce ZAP, VYP, STOP. 3. Ověřte funkci: a) relé - funkci spínacích kontaktů, b) relé - funkci rozpínacích kontaktů, c) časového relé funkce zpožděného zapnutí, d) trojfázového stykače- funkce zapínacích a rozpínacích kontaktů, 4. Ověřte funkci při sníženém napětí ovládací cívky od 10% do 100% U o : a) relé, b) stykače. 5. Ověřte funkci jističů: a) změřte vypínací čas pro jednofázový jistič při přetížení, tj. při 1,5 násobku jmenovitého proudu I n. b) změřte vypínací čas pro trojfázový jistič při přetížení, tj. při 1,5 násobku jmenovitého proudu I n. c) Změřte vypínací čas pro všechny trojfázové jističe (3ks) při přetížení, tj. při nadproudu od 2 až do 5 násobku jmenovitého proudu I n. Přidělte pak jednotlivým jističům jejich kategorie dle vypínacích časů (kategorie B, C a D). 6. Ověřte funkci nadproudové ochrany a zjistěte vypínací čas, za který ochrana vybaví. Postup měření: 1. Ověření činnosti spínacích přístrojů: Panel I. propojte s externím panelem II., na kterém jsou dva tlačítkové ovladače a STOP tlačítko s aretací, a také s panelem III, kde je umístěn zobrazovač stavu kontrolka LED (kontrolka je v této úloze ve funkci spotřebiče). Zapojení proveďte podle schématu na obr. 1. Nechte úlohu zkontrolovat vyučujícím a proveďte ověření funkce ZAP, VYP a STOP. Při stavu ZAP, tj. zapnuto bude kontrolka signalizovat tento stav rozsvícením. 2
Obr. 1 - Schéma zapojení panelů pro ověření funkce spínacích přístrojů. 2. Ověření činnosti relé a stykače Relé Pro ověření funkce relé použijte schéma uvedené na obr. 2, kdy ověříte funkci dvou relé, jedno je se spínacími kontakty a druhé s rozpínacími kontakty. Jednotlivá relé postupně připojujte k jednofázové zátěži (svorky X7.1 a X8.1), kterou zapojte tak, aby přes hlavní kontakty relé tekl proud v rozmezí 1 až 2A. Stiskem tlačítka K1 připojíte řídicí napětí na ovládací cívku prvního relé, to sepne a zároveň se rozsvítí zelená kontrolka označující chod relé se spínacími kontakty na Panelu I., tlačítko K2 slouží pro ovládání druhého relé s rozpínacími kontakty. Změřte napětí na ovládací cívce relé a proud, který jí protéká, a pomocí PC osciloskopu změřte čas sepnutí/rozepnutí kontaktů. Časové relé Při testovaní časového relé vyučující nastaví dobu zpoždění sepnutí kontaktu t z = 1 až 5s. Relé zapojte opět dle schématu na obr. 2. Velikost proudu hlavním kontem opět volte v rozsahu 1 až 2A. Časové relé připojte k zátěži pomocí svorky X9.1. Časové relé se ovládá tlačítkem K3. Opět změřte napětí na ovládací cívce časového relé a proud, který jí protéká, a také zaznamenejte čas t z zpoždění sepnutí kontaktů. 3
Obr. 2 - Schéma pro ověření funkce jednotlivých relé. Tabulka 1. Hodnoty časů sepnutí/vypnutí, proudů a napětí ovládací cívky a pro jednotlivá relé. I. Relé - spínací kontakty Proud hlavním kontaktem I = A II. Relé rozpínací kontakty Proud hlavním kontaktem I = A III. Časové relé Proud hlavním kontaktem I = A t [s] I o [A] U o [V] t [s] I o [A] U o [V] t z [s] I o [A] U o [V] Trojfázový stykač Pro ovládaní 3-fázového stykače zapojte obvod dle schématu na obr. 3. Stykač propojte s 3f odporovou zátěží pomocí svorek X10.1, X10.2 a X10.3. K ovládání stykače použijte tlačítko K4. Nastavte proud tekoucí hlavními kontakty stykače v rozmezí 1 až 3A a při ovládaní stykače změřte napětí na ovládací cívce časového relé a proud, který jí protéká. Dále změřte čas sepnutí kontaktů pomocí PC osciloskopu. 4
Obr. 3 - Schéma pro zapojení stykače. Tabulka 2. Hodnota času sepnutí/vypnutí, proudu a napěti na ovládací cívce stykače. 3- fázový stykač Proud hlavním kontaktem I = A t [s] I o [A] U o [V] Pro ověření funkce relé a stykače (vyučující vybere jedno relé, na kterém bude provedeno měření) při sníženém napětí na ovládací cívce zapojte do obvodu potenciometr podle obr. 4. Jmenovitá hodnota ovládacího napětí cívky je 24V AC (střídavých) pro relé i stykač. Hodnoty napětí ovládací cívky volte sestupně od 100% (24V) do 10% (2,4V) s krokem 10%. Do tabulky zaznamenávejte hodnoty napětí a proudu ovládací cívky a vyznačte při jakém napětí relé nebo stykač ještě udržel kontakty sepnuté (popřípadě rozepnuté, pokud se jedná o relé s rozpínacími kontakty). 5
Obr. 4 - Schéma zapojení pro ověření funkce relé při sníženém napětí na ovládací cívce. Tabulka 3. Hodnoty napětí a proudů ovládací cívky stykače. I. Relé Proud hlavním kontaktem I = A, U on =24V II. Stykač Proud hlavním kontaktem I = A, U on =24V U o /U on [%] U o [V] I o [A] U o /U on [%] U o [V] I o [A] 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 6
3. Ověření činnosti jističe a změření vybavovacího času: Jednofázový jistič Dle pokynu vyučujícího nejdříve na panelu zapojte obvod pro měření tak, jak je naznačeno na schématu obr. 5. Od zdroje směrem vpravo postupně pomocí propojovacích vodičů zapojujte měřicí přístroje, PC osciloskop a spotřebič (1f- zátěž R) tak, aby po zapnutí jednofázovým jističem o jmenovité hodnotě 1A tekl proud 1,5 - násobek jmenovitého proudu, tj. 1,5A. Obr. 5 - Schéma pro měření jednofázového jističe. 7
Zkontrolované zapojení nechte ověřit vyučujícím. Poté na jeho pokyn připojte obvod ke zdroji napětí pomocí spínače a zkontrolujte, zda svítí zelená kontrolka v rámečku RUČNÍ SIMULACE PORUCHY. Pokud není stisknuto tlačítko v rámečku, nachází se obvod ve stavu Provoz, to znamená, že je zapojen spotřebič tak, že není jištěn jističem! V této fázi vždy měříme nastavený poruchový proud a zapisujeme postupně do tabulky. Stiskem tlačítka v rámečku je uveden obvod do stavu Porucha, to znamená obvod je jištěn jističem a současně poruchový proud jím prochází a jisticí přístroj se za určitý čas vybaví obvod je odpojen od zdroje. Multimetry tento proud nejsou schopny zachytit. K jeho identifikaci a ke změření doby vybavení používáme PC - osciloskop Měřte poruchový proud a zapisujte do tabulky. Pomocí PC změřte tento vybavovací čas a zaznamenejte do tabulky. Proudy volte v rozmezí 1,5 a 3,0 - násobek proudu jmenovitého I N. Proměřte všechny 3 jednofázové jističe dle uvedené tabulky. Tabulka 4.: Hodnoty proudů a časů pro jednotlivé jednofázové jističe. I. Jednofázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I [A] I [A] t [s] 1,5 3,0 I. Jednofázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I [A] I [A] t [s] 1,5 3,0 III. Jednofázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I [A] I [A] t [s] 1,5 3,0 Trojfázový jistič Při měření rychlosti vybavení trojfázového jističe postupujte při zapojení obvodu podle schématu na obr. 6. Zapojte 3f odporovou zátěž. K zapojení zátěže použijte pro každou fázi odpory v jednotlivém rámečku na Panelu I. dole. Propojte jednotlivé svorky a nechte úlohu zkontrolovat vyučujícím. Postup při měření je obdobný jako u jednofázového jističe s tím rozdílem, že zapisujete postupně hodnoty proudů ve všech fázích. Stiskem tlačítka do stavu Porucha, bude obvod jištěn jističem, kterým bude po stisknutí proházet poruchový proud. Velikost poruchového proudu opět nastavujte v rozmezí 1,5 a 3,0 - násobek proudu jmenovitého I N. 8
Obr. 6 - Schéma pro měření na třífázovém jističi. Tabulka 5. Hodnoty proudů a časů pro jednotlivé trojfázové jističe. I. Trojfázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] t [s] 1,5 3,0 5,0 9
II. Trojfázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] t [s] 1,5 3,0 5,0 III. Trojfázový jistič z ampérmetru údaje z osciloskopu I/I n I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] I 1 [A] I 2 [A] I 3 [A] t [s] 1,5 3,0 5,0 4. Ověřování funkce nadproudového tepelného relé. Při měření rychlosti vybavení nadproudového relé musíme uvažovat, že rozpínací kontakt je připojen na ovládací cívku stykače (ten je umístěn v panelu a není vidět). Schéma zapojte podle obr. 7. Nechte úlohu zkontrolovat vyučujícím, obvod by měl být v režimu Provoz (důležité je také připojit obvod přes Jistič ve funkci spínače, kterým lze zároveň obvod připojit k síti a jistit jej proti nadproudu), pak připojte zátěž k nadproudovému relé a nastavte hodnotu proudu, která bude téci zátěži. Při stisku tlačítka v rámečku uvedeme obvod do stavu Porucha, kdy bude poruchový proud protékat nadproudovým relé. Velikost proudu, při kterém relé vybaví lze volit v rozsahu 0,74 1,04A a pro měření ji určí vyučující. Proud zátěží volte v rozmezí od 0,6 do 1A s krokem 0,2A (využijte externí potenciometry, které připojíte do svorek s červeně označeným odporem v rámečku s odpory) a sledujte při, jak velkém proudu vybaví nadproudové relé a také zapište jeho vybavovací čas, který bude snímat PC - osciloskop. 10
Obr. 7 - Schéma pro připojení nadproudového tepelného relé Tabulka 5. Hodnoty proudu a času vybavení nadproudového relé Nadproudové relé volena hodnota vybavovacího proudu I v = A Měření I [A] t [s] 1 2 3 5. Ověření funkce proudového chrániče Zapojte měřící kartu do obvodu dle schématu na obr. 8. Jmenovitý proud je již dán zátěží, která je přímo v panelu, a jeho hodnota je 1 A. Rozdílový proud I, který proudový chránič vyhodnocuje je 30 ma. Při zapnutí jističe ve funkci spínače bude obvodem protékat proud do zátěže a také bude svítit zelená kontrolka signalizující stav Provoz. Při stisku tlačítka v rámečku SIMULACE PORUCHY dojde k poruše, kdy je poruchový proud připojen na kostru zátěže, která je uzemněná a proudový chránič potom detekuje rozdílový proud a rozpojí obvod. Změřte pomocí měřící PC - osciloskopu čas, za jak dlouho bude obvod rozpojen. 11
Obr. 8 - Schéma zapojení proudového chrániče. Tabulka 6. Hodnoty proudu a času vybavení proudového chrániče. Proudový chránič Reziduální rozdílový proud I = 30mA Měření I [A] t [s] 1 Literatura: [1] J. Honzík: Elektrotechnická schémata a zapojení 1, vyd. Naklad. BEN technická literatura, Praha 2010. [2] EN 60947-2 [3] http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=92 [4] OEZ Příručka elektrikáře 12