Лабораторная работа № 1. Исследование защитных характеристик плавких предохранителей

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ ДО И ВЫШЕ 1000 ВОЛЬТ

Методические указания и задания к выполнению

лабораторных работ для студентов всех форм

обучения специальности 050718- Электроэнергетика

Алматы 2008

СОСТАВИТЕЛЬ: В.Б. Фадеев. Электрооборудование распределительных устройств до и выше 1000 вольт.

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика. - Алматы: АИЭС, 2008. –.16 с.

Методические указания содержат рекомендации по подготовке к выполнению лабораторных работ, выполняемых как с использованием реальных физических объектов, так и компьютерного моделирования. Приведены варианты индивидуальных заданий по выполнению работ. Дана методика проведения работ и методика обработки экспериментальных данных, имеющих стохастический характер с применением ЭВМ, перечень рекомендуемой литературы и контрольные вопросы.

Все лабораторные работы составлены с использованием элементов НИРС.

Ил. 9, табл. 3, библиогр.- 2 назв.

Содержание

Лабораторная работа № 1. Исследование защитных характеристик плавких предохранителей

Цель работы: изучение конструкций низковольтных плавких предохранителей и снятие защитных характеристик предохранителя.

Программа работы:

1. Ознакомиться с конструкциями и техническими данными низковольтных предохранителей ПР-2 и ПН-2.

2. Используя компьютерную программу провести исследование защитных характеристик предохранителя ПН-2 в соответствии с вариантом задания.

3. На основе пакета анализа Excel, выполнить статистическую обработку полученных экспериментальных данных.

4. По результатам исследования построить защитную (времятоковую) характеристику предохранителя с нанесением на ней найденного диапазона разброса временных значений при уровне надежности 95%.

5. Провести численные исследования зависимости температуры защищаемого предохранителем кабеля от тока нагрузки и номинального тока плавкой вставки.

Порядок выполнения работы

При подготовке к работе необходимо:

1. Предварительно ознакомиться с теоретическими сведениями по теме работы [1, глава 16, 2, глава 12];

2. Ознакомиться с конструкциями предохранителей ПН-2 и ПР-2, имеющихся в лаборатории.

После теоретического и практического знакомства с плавкими предохранителями, и ответов на вопросы, приведенных в конце методических указаний студент получает допуск к выполнению работы.

В виду того, что определение времятоковой характеристики предохранителя связано с определенными материальными затратами, для ее исследования разработана компьютерная программа.

Для придания стохастического характера времени перегорания плавкой вставки, что имеет место в реальных предохранителях, в программе использован генератор случайных чисел.

Работа с программой

Для начала работы необходимо открыть файл «Лабораторные работы по ЭА»

На появившемся электронном листе нажать на кнопку «Запустить программу «Лабораторные работы».

В результате откроется меню программ по выполнению виртуальных лабораторных работ по электрическим аппаратам, приведенное на рисунке 1

Рисунок 1 - Меню лабораторных работ

В открывшемся меню выбираем пункт Исследование защитных характеристик плавких предохранителей, и нажимаем кнопку ОК.

В появившемся окне, приведенном на рисунке 2, устанавливаем в соответствии с вариантом задания необходимые параметры и выполняем исследования.

Рисунок 2 - Интерфейс программы к лабораторной работе №1

Рабочие задания

Варианты заданий к работе приведены в таблице 1

Лабораторная работа № 1 включает в себя два задания

Задание №1.

Найти и построить времятоковую характеристику предохранителя

где t - время плавления плавкой вставки;

α - кратность тока нагрузки к номинальному току плавкой вставки.

Порядок работы по 1 заданию следующий:

1) Выбираем из списка номинальный ток предохранителя и из списка номинальный ток плавкой вставки в соответствии с заданием номинальные токи предохранителя и плавкой вставки.

2)Устанавливаем флажок стохастический характер выходных данных.

3) Вводим в поле Ток нагрузки необходимое значение тока и нажимаем кнопку Пуск.

При выполнении этого задания ток нагрузки следует менять таким образом, чтобы кратность тока нагрузки α, принимала ориентировочно следующие значения: 1,3; 1,6; 2; 3; 5.

Задаваясь кратностью тока, ток нагрузки находим по формуле:

4) Полученное значение времени плавления вставки, при заданном значении тока нагрузки, и, соответствующую этому току нагрузки, кратность тока α заносим в таблицу Excel.

5) Повторяем опыт, т.е. нажимаем кнопку Пуск (5 – 7) раз^[1],

При выполнении опытов следует обратить внимание на то, что время плавления вставки постоянно меняется и носит стохастический (случайный) характер.

6) Заносим полученные данные в таблицу Excel.

Вид таблицы с полученными экспериментальными данными показан на рисунке 3.

Рисунок 3 - Таблица с данными выполненного эксперимента

Поскольку экспериментальные данные носят стохастический характер, то при их обработке необходимо применять статистические методы.

В нашем случае для статистической обработки полученных данных мы воспользуемся инструментом Описательная статистика пакета анализа Excel.

Для этого проделаем следующее:

В меню Сервис выбираем пункт Анализ данных. В открывшемся диалоговом окне выбираем пункт Описательная статистика.

В результате откроется диалоговое окно, показанное на рисунке 4.

В этом окне в качестве входного интервала указываем диапазон ячеек

с данными времени плавления вставки, а в качестве выходного интервала указываем с помощью мышки ячейку, с которой будет осуществляться вывод результатов анализа.

Кроме того, устанавливаем флажки в полях: итоговая статистика и уровень надежности 95%.

Результат работы пакета анализа, будет выведен на лист электронной таблицы. На рисунке 5 приведен пример обработки данных пакетом анализа.

Рисунок 4 - Диалоговое окно Описательная статистика.

Рисунок 5 - Результат работы пакета анализа

В выведенных на лист данных для нас наибольший интерес будут представлять 2 величины [2]:

1. Среднее значение (для примера оно равно М= 1,454 сек).

2. Уровень надежности (для примера он равен ∆ = 0,33 сек.).

По этим данным и определяем диапазон, в котором будет находиться время плавления вставки с доверительной вероятностью 95%.

Диапазон определяется по формуле

где n – число опытов.

Для рассматриваемого примера минимальное и максимальное значения диапазона будут соответственно равны:

Считается, что с вероятностью 95% из 100 выполняемых опытов в 95 случаях время плавления вставки при кратности тока равной 5 (в нашем примере) будет попадать в найденный интервал (0,584 - 2,324 сек).

И только в 5 % из всего количества проведенных опытов время плавления может не попасть в найденный диапазон.

7) Изменяя ток нагрузки, а соответственно и кратность тока, по аналогии рассмотренному выше определяем минимальное и максимальное значения времени плавления вставки для новой кратности тока.

По полученным данным строим времятоковую характеристику предохранителя для заданного значения номинального тока предохранителя и одного из заданных номинальных токов плавкой вставки.

Построенная характеристика должна включать в себя диапазон, в котором с вероятностью 95% будет находиться время плавления плавкой вставки.

Задание №2 ( носит исследовательский характер )

Исследовать зависимость температуры защищаемого кабеля от тока нагрузки при использовании плавких вставок с различными номинальными токами:

При выполнении задания следует обратить внимание на следующее обстоятельство:

При кратностях тока от 1,2 до 1.75 I_н, соответствующих диапазону при котором вставка или не перегорает или перегорает в течение длительного времени, через кабель и предохранитель будет также длительно протекать ток перегрузки. В результате температура кабеля может превысить допустимое значение, что вызовет ускоренный износ изоляции и резкое сокращение срока службы.

Порядок работы по выполнению 2 задания следующий:

1) В соответствии с вариантом задания, выбрать из выпадающего списка и ввести в программу значения:

· Номинального тока предохранителя;

· Номинального тока плавкой вставки;

· Температуры окружающей среды.

2) В поле Ток нагрузки ввести значение тока нагрузки.

При выполнении исследования ток нагрузки следует принимать равным следующим значениям:

где n=0.5; 0,75; 1,0; 2,0; 3,0.

- допустимый ток нагрузки кабеля, при длительном протекании которого температура кабеля не превысит допустимой для нее температуры[3].

Значения допустимого тока приведены в таблице 2

При выполнении 2 задания необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Как влияет номинальный ток плавкой вставки на нагрев кабеля?

2. Как влияет температура окружающей среды на нагрев кабеля?

3. Как влияет увеличение сечения кабеля на его нагрев при сохранении токов нагрузки?

Для ответа на 3 вопрос выбираем сечение кабеля на одну ступень выше по сравнению с заданием и, сохраняя значения тока нагрузки, которые мы вводили ранее, повторяем исследования для той плавкой вставки и той температуры окружающей среды, при которых нагрев кабеля был наибольшим.

По результатам исследования сделать вывод, при каких соотношениях допустимого тока кабеля и номинального тока плавкой вставки гарантируется защита кабеля от перегрузки?

Для сокращения времени работы при выполнении задания №2 сбросить флажок Стохастический характер выходных данных.

Поиск по сайту: