Politechnika Gdańska

Wydział Elektrotechniki i Automatyki





Katedra Wysokich Napięć i Aparatów Elektrycznych





Laboratorium

Urządzeń Elektrycznych





Ćwiczenie nr 3





Temat: NAGRZEWANIE URZĄDZEŃ I APARATÓW ELEKTRYCZNYCH PODCZAS

PRZEPŁYWU PRĄDÓW ROBOCZYCH I ZWARCIOWYCH





Gdańsk 2008

1. DEFINICJE



Tablica 1. Definicje

lp.

NAZWA ELEMENTU

DEFINICJA

Część toru prądowego przeznaczona do tego, aby w

1.

STYK

styczności z inną częścią tego toru (również stykiem)

umożliwić przepływ prądu.

Styk

niezawierający

ruchomych

ani

odejmowalnych

2.

STYK PROSTY

elementów

3.

STYK ZŁOŻONY

Styk zawierający elementy ruchome lub (i) odejmowalne

Styk wraz z przynależnymi elementami pomocniczymi

4.

CZŁON STYKOWY

(sprężynami,

wspornikami,

sworzniami,

częściami

izolacyjnymi, itp.).

Element ruchomy lub odejmowalny styku złożonego,

5.

STYCZKA

przeznaczony do wchodzenia w styczność z innym stykiem.

Część styku wykonana z innego materiału i trwale z nim

6.

NAKŁADKA STYKOWA

związana

Styk nie sprzężony w stanie otwarcia z członami ruchomymi

7.

STYK NIERUCHOMY ŁĄCZNIKA

mechanizmu napędowego łącznika

8.

STYK RUCHOMY ŁĄCZNIKA

Styk sprzężony z mechanizmem napędowym tego łącznika

Styk, w którym element sprężysty jest przeznaczony do

9.

STYK SPRĘŻYSTY

przewodzenia prądu

Styk, w którym element sprężysty (sprężyna stykowa) nie jest

10. STYK USPRĘŻYNOWANY

przeznaczony do przewodzenia prądu

11. SPRĘŻYNA STYKOWA

Sprężyna przeznaczona do wywierania docisku zestykowego

Zespół dwóch styków przeznaczonych do wchodzenia ze sobą

12. ZESTYK

w styczność lub (i) pozostawania ze sobą w styczności

Zespół zestyków łączeniowych o wspólnym mechanizmie

13. ZESTYK ZŁOŻONY

napędowym

ZESTYK ŁĄCZENIOWY

Zestyk przeznaczony (nieprzeznaczony) do wykonywania

14. (NIEŁĄCZENIOWY)

czynności łączeniowych

15. ZESTYK GŁÓWNY ŁĄCZNIKA

Zestyk wchodzący w skład głównego toru prądowego łącznika

ZESTYK POMOCNICZY

Zestyk wchodzący w skład pomocniczego toru prądowego

16. ŁĄCZNIKA

łącznika

Zestyk pomocniczy przeznaczony do tego, aby powstający

17. ZESTYK OPALNY

podczas czynności łączeniowych łuk elektryczny palił się

wyłącznie między stykami zestyku opalnego.

Zestyk, którego styczność rzeczywista odbywa się na

18. ZESTYK PUNKTOWY

powierzchni o bardzo małym promieniu.

Zestyk, którego styczność rzeczywista odbywa się na

19. ZESTYK LINIOWY

powierzchni ułożonej wzdłuż linii

Zestyk, w którym na powierzchni wynikającej z geometrycz-

nych wymiarów styków występuje styczność pozorna, zaś

20. ZESTYK POWIERZCHNIOWY

styczność

rzeczywista

występuje

na

kilku

małych

powierzchniach usytuowanych przypadkowo w obrębie

pozornej powierzchni styczności.





1

2. PODZIAŁ ZESTYKÓW [2]



Zestyki można podzielić z uwagi na następujący sposób pracy, kształt powierzchni styczności oraz sposób wykonania (budowę). Ze względu na sposób pracy wyróżniamy zestyki:



�ł nierozłączne nieruchome tj. takie, w których miejsca styczności obu styków nie zmieniają wzajemnego położenia w czasie pracy; zapewnione jest to np. przez skręcenie śrubami,

zespawanie lub sprasowanie,

�ł nierozłączne ruchome (ślizgowe), tj. takie, w których miejsca styczności obu styków mogą zmieniać wzajemne położenie bez ograniczenia wartości przewodzonego prądu,

�ł rozłączne bezłukowe, tj. takie, które przewodzą prąd w stanie zamknięcia oraz mogą być rozłączane w czasie kiedy prąd nie płynie, a więc kiedy nie występuje łuk elektryczny,

�ł rozłączne łukowe, tj. takie, które przewodzą prąd w stanie zamknięcia oraz mogą być rozłączane w czasie przepływu prądu, a więc kiedy występuje łuk elektryczny.



W zależności od kształtu powierzchni styczności rozróżniamy zestyki:

�ł jednopunktowe, w przypadku styczności np. dwóch kul, kuli z płaszczyzną lub skrzyżowaniu dwu walców,

�ł wielopunktowe, w przypadku styczności dwóch płaszczyzn,

�ł liniowe, w przypadku styczności walca z płaszczyzną.



3. WYMAGANIA STAWIANE ZESTYKOM [2]



Wymagania stawiane zestykom zależą od rodzaju aparatu lub urządzenia elektrycznego oraz od warunków eksploatacji.

Podczas pracy zestyku występują w obszarze styczności złożone zjawiska fizyczne i chemiczne jak:

�ł zjawiska związane z przenoszeniem ładunku elektrycznego,

�ł zjawiska związane z korozją powierzchni styczności (np. utlenianie),

�ł erozja elektryczna, związana z obecnością wyładowania elektrycznego w obszarze styków,

�ł erozja mechaniczna związana z deformacją plastyczną,

�ł wpływy środowiskowe, związane z temperaturą, wilgotnością i zanieczyszczeniami, głównie przemysłowymi.



Poznanie zjawisk zachodzących w zestykach, umożliwia poprawę ich pracy w określonych warunkach oraz zwiększa niezawodność urządzeń.

Warunki, które muszą spełniać zestyki, można podzielić na elektryczne, mechaniczne, środowiskowe, niezawodnościowe.

Do warunków elektrycznych zaliczamy:

�ł małe straty mocy w zestyku,

�ł małą i stabilną rezystancję przejścia, zwykle rzędu kilkunastu do kilkudziesięciu µ�"Ś, przy zmianach w czasie tej wartości rzędu 20 – 30 %,

�ł odporność na erozję od łuku elektrycznego zestyków rozłącznych łukowych (uzyskiwaną przez taką konstrukcję, aby łuk palił się między miejscami wykonanymi z materiału trudno topliwego),

�ł odporność dynamiczną i cieplną na działanie krótkotrwałych prądów przeciążeniowych, a zwłaszcza prądów zwarciowych,

�ł brak lub możliwie mała różnica potencjałów elektrochemicznych w zestyku,

�ł odporność na działanie prądów ciągłych, a w szczególności niewystępowanie temperatur

prowadzących do przegrzania otaczającej zestyk izolacji oraz powodujących utratę sprężystości sprężyn dociskowych,



2

Ponadto zestyki układów elektronicznych oraz obwodów pomiarowych i niektórych sygnalizacyjnych:

�ł nie powinny wprowadzać siły termoelektrycznej, zmieniającej sygnał roboczy obwodu,

�ł nie powinny wprowadzać dodatkowych napięć do obwodu od sprzężeń magnetycznych

i pojemnościowych, wynikających z niewłaściwego ekranowania,

�ł w obwodach dużej częstotliwości powinny umożliwiać pracę przy częstotliwościach rzędu megaherców i większych.



Warunki mechaniczne powinny zapewniać poprawny stan styków przy pracy urządzenia rzędu 10 do 25 i więcej lat. Dla urządzeń elektronicznych przyjmuje się krótszy czas eksploatacji – 12 do 15 lat, przy czasie efektywnej pracy urządzenia do 10 tyś. godzin.



Wymienione warunki co do czasu pracy wymagają:

�ł przyjęcia możliwie małych docisków, spełniających jednakże wymagania elektryczne,

�ł możliwie małych i stabilnych współczynników tarcia,

�ł dużej odporności na erozję mechaniczną, występująca przy włączaniu i wyłączaniu zestyku,

�ł odporności na drgania i udary; częstotliwość drgań własnych zestyku powinna być znacznie większa niż drgań występujących w pracy urządzenia,



Przy projektowaniu i eksploatacji zestyków należy mieć na uwadze warunki środowiskowe, takie jak:



�ł temperaturę środowiska pracy, w polskich warunkach zmienia się ona od -30 do

+40 ºC – dla urządzeń napowietrznych i od -5 do +40 ºC – dla urządzeń wnętrzowych,

�ł wilgotność, która w urządzeniach wnętrzowych, w klimacie umiarkowanym, w temperaturze powyżej +20 ºC dochodzi do 80 %, (w klimacie tropikalnym przy temperaturze +40 ºC mogą

wystąpić wartości rzędu 96 – 100 %),

�ł zawartość zanieczyszczeń przemysłowych, głównie związków z siarką, jak SO2 (do 25 g/m3) i H2S (do 5 g/m3), w klimacie morskim należy się liczyć z zasoleniem powietrza (do 50 g/m3),

�ł obecności promieni nadfioletowych, głównie w obszarach nadmorskich lub wysokogórskich.



Niezawodność pracy zestyku określona jest odpornością na działanie wszystkich wymienionych wyżej czynników elektrycznych, mechanicznych i środowiskowych. Niezawodność określa czas bezawaryjnej pracy lub ściślej, prawdopodobieństwo uszkodzenia w ciągu określonego czasu.

4. REZYSTANCJA ZESTYKU



Połączenia elektryczne torów prądowych na zasadzie zestyku są bardzo rozpowszechnione w sieciach i urządzeniach elektroenergetycznych. Zestyki występują w miejscu połączenia końcówek przyłączonych urządzeń z przewodami obwodów elektrycznych, w miejscu łączenia przewodów ze sobą, we wszelkiego rodzaju połączeniach wtykowych oraz wszystkich typach łączników mechanizmowych.

W wyniku zetknięcia ze sobą i dociśnięcia do siebie styków tworzy się połączenie elektryczne mogące przewodzić prąd (zestyk). Rzeczywista powierzchnia styczności zestyku (styczność rzeczywista) zależna głównie od siły docisku styków w zestyku oraz twardości styków, jest stosunkowo niewielka, w wyniku czego zestyk przedstawia sobą pewną rezystancję Rz:



R = R + R ,

(1)

z

p

w



gdzie: Rp - rezystancja przejścia spowodowana zagęszczeniem strug prądowych w okolicy miejsca styczności, Rw - rezystancja warstw nalotowych (tlenków, siarczków) na powierzchniach styków.



Istnieje szereg empirycznych zależności pozwalających oszacować podstawowe parametry zestyku. [1,2]



3

4.1 RZECZYWISTA POWIERZCHNIA STYCZNOŚCI



Rzeczywistą powierzchnię styczności, to znaczy powierzchnię, przez którą przepływa prąd, można oszacować korzystając z zależności:



F

S =

,

(2)

ξ Hβ



gdzie: F – siła docisku styków w zestyku,

Hβ – twardość materiału styków wg Brinell’a,

ξ – współczynnik uwzględniający wpływ odkształceń sprężystych na rozmiary rzeczywistej

powierzchni styczności.

Przyjmuje się:

ξ = 1 – dla zestyków punktowych,

ξ = 0.4 ÷ 0.6 – dla zestyków powierzchniowych normalnie obrabianych (skrawanie, walcowanie, odkuwanie),

ξ = 0.7 – dla zestyków liniowych.

Dla zestyku powierzchniowego, lecz dla różnych materiałów styków, przyjmuje się:

ξ = 0.6 – dla zestyku Cu-Cu,

ξ = 0.4 – dla zestyku Ag-Ag,

ξ = 0.18 – dla zestyku Ni-Ni.

4.2 REZYSTANCJA PRZEJŚCIA



Rezystancję przejścia zestyku można oszacować korzystając z zależności:



C

R =

,

(3)

p

m

F



gdzie: F – siła docisku w zestyku w [1kG ≈ 9,806 N].



C, m – współczynniki, które przyjmuje się:

C = (0.8 ÷ 1.4) · 10-4 �"Ś kG-m – dla zestyku Cu-Cu,

C = (0.6 ÷ 1.0) · 10-4 �"Ś kG-m – dla zestyku Ag-Ag,

C ≈ 0.9 · 10-4 – dla zestyku powierzchniowego (płaszczyznowego)

C ≈ 1.8 · 10-4 – dla zestyku punktowego,

m = 1 – dla zestyku powierzchniowego,

m = 0.7 – dla zestyku liniowego,

m = 0.5 – dla zestyku punktowego.



5. SKUTKI PRZEPŁYWU PRĄDU CIĄGŁEGO PRZEZ ZESTYK



Przy obciążeniu prądem ciągłym toru prądowego zawierającego zestyk, po pewnym czasie przepływu prądu temperatura toru prądowego ustala się.

Ciepło wydzielające się w torze prądowym jest odprowadzane z powierzchni bocznej toru prądowego do otaczającego środowiska, natomiast ciepło wydzielające się w miejscu styczności jest odprowadzane najpierw wzdłuż toru prądowego, następnie z powierzchni bocznej toru prądowego do otoczenia. W wyniku tego w pobliżu zestyku powstaje charakterystyczny rozkład temperatury wzdłuż toru prądowego, pokazany na rys. 1.



4





�ę

�ą�ę

�ę( x)

p

�ę

�ą

( x

z

)

�ę

�ę

�ą

m

u

�ę u

�ę = 0 C

°

�ę o



Rys. 1 Ustalony rozkład temperatury prostego toru prądowego zawierającego zestyk



Ustalony rozkład temperatury toru prądowego zawierającego zestyk można obliczyć, korzystając z zależności:



�ę ( x) = �ę + �ę

�ą

+ �ę

�ą

x + �ę

�ą

,

(4)

0

u

z (

)

p



gdzie: �ęo – temperatura otoczenia, �ęu – ustalona temperatura toru prądowego nie zawierającego zestyku

�ą�ęu – ustalony przyrost temperatury toru prądowego nie zawierającego zestyku, �ą�ęz(x) – przyrost temperatury spowodowany obecnością zestyku, �ęm – maksymalna temperatura w bezpośrednim otoczeniu zestyku, �ą�ęp – przyrost temperatury w miejscu rzeczywistej styczności.



Poszczególne składniki temperatury toru prądowego można obliczyć:

2

I ρ

�ę

�ą

=

,

(5)

u

kAS

2

kA

�ł

x

I Rz

� S

�ę

�ą

=

e

,

(6)

z

2 kAS�

�ą

( IR

U

p )2

2

�ę

�ą

=

=

,

(7)

p

8ρ�

8ρ�



gdzie: I – wartość skuteczna prądu, ρ – rezystywność materiału toru prądowego w danej temperaturze �ęu, � – przewodność cieplna materiału toru prądowego, k – współczynnik oddawania ciepła z powierzchni toru prądowego, dla przewodu ułożonego poziomo w powietrzu przyjmuje się (8 ÷ 12)·10-4 W/cm2K, A – obwód toru prądowego liczony po powierzchni oddającej ciepło, S – przekrój poprzeczny toru prądowego, Rz – rezystancja zestyku.

W praktyce pomiar temperatury w miejscu styczności nie jest możliwy, dlatego za temperaturę zestyku przyjmuje się temperaturę �ęm, przy czym sprawdza się, czy spadek napięcia w miejscu styczności

�ąU nie przekracza pewnych wartości krytycznych wyznaczonych dla różnych materiałów stykowych [2].





5

6. SKUTKI PRZEPŁYWU PRĄDU ZWARCIOWEGO PRZEZ ZESTYK



Pojawienie się prądu zwarciowego powoduje gwałtowne, praktycznie adiabatyczne nagrzewanie się toru prądowego począwszy od jego temperatury ustalonej. Wzrost temperatury jest szczególnie silny w miejscu styczności styków. To może doprowadzić do nadtopienia miejsca styczności rzeczywistej, a po przeminięciu prądu zwarciowego, w wyniku dociśnięcia styków przez sprężyny stykowe, do zgrzania się styków (sczepienia). Można oszacować wymaganą minimalną siłę docisku styków w zestyku, powyżej której nie dochodzi do sczepienia styków:



2

π I ρ 1+ �ą �ę

�ą

ξ H

0 (

t )

F

β

>

,

(8)

z

32 p� �ę

0

t



gdzie: I – wartość skuteczna prądu zwarciowego, ρ0 – rezystywność (w temperaturze 0oC) materiału styków w miejscu styczności, �ą – cieplny współczynnik rezystywności materiału w miejscu styczności, �ęt – temperatura topnienia materiału w miejscu styczności, p – współczynnik uwzględniający wzrost powierzchni styczności w wyniku mięknięcia materiału (p ≈ 1.5), �0 – przewodność cieplna materiału styków.

Drugim skutkiem przepływu prądu zwarciowego przez zestyk jest wystąpienie siły

elektrodynamicznej działającej w kierunku otwierania zestyku. Siła ta jest bezpośrednim następstwem silnego przewężenia strugi prądowej przepływającej przez zestyk.

Jej wartość można oszacować:



S

8

�ł

2

F ≈ 10 I ln

p , [kG].

(9)

ez

z

Sr



gdzie: Iz – amplituda prądu płynącego przez zestyk [A], Sp – pozorna powierzchnia styczności, Sr – rzeczywista powierzchnia styczności.

7. CEL ĆWICZENIA



Ćwiczenie ma na celu porównanie rzeczywistych oraz obliczonych rezystancji zestyków dla zestyków modelowych, a także porównanie obliczonych oraz rzeczywistych skutków przepływu prądu przez model toru prądowego zawierającego zestyk.

8. OPIS ĆWICZENIA



Ćwiczenie składa się z dwóch części realizowanych równolegle przez dwie grupy studentów.

Część pierwsza ćwiczenia obejmuje wyznaczenie rezystancji zestyku w funkcji siły docisku styków w zestyku dla podstawowych materiałów stykowych oraz typowych rodzajów zestyków. Styki modelowe będące przedmiotem badań mogą być metalicznie czyste, celowo pokryte warstwą tlenków lub (i) smarów ochronnych, mogą też różnić się gładkością powierzchni stykowych. Na podstawie uzyskanych wyników studenci mają za zadanie uściślić współczynniki występujące we wzorze do obliczania rezystancji zestyku.

W tym czasie druga grupa wykonuje pomiary temperatury modelowego toru prądowego odpowiednio wcześnie obciążonego prądem ciągłym. Na podstawie pomierzonego rozkładu temperatury studenci uściślają współczynniki występujące we wzorze do obliczania temperatury toru prądowego oraz wyznaczają rzeczywistą rezystancję zestyku w torze prądowym.

Wyniki uzyskane przez obie grupy są ze sobą powiązane, ponieważ obie grupy badają zestyki wykonane z tego samego materiału. To powiązanie wyników powinno być przedmiotem analizy.





6





9. PRZEBIEG ĆWICZENIA

9.1 Wyznaczanie rezystancji zestyku w funkcji siły docisku w zestyku



Przedmiotem badania są następujące zestyki:

�ł Płaszczyznowy – powstały przez dociśnięcie do siebie dwóch płaskowników miedzianych, mosiężnych lub srebrnych,

�ł Punktowy – powstały jak wyżej, przy czym jeden z płaskowników posiada wytłoczoną czaszę w celu wyróżnienia jednego miejsca styczności.



Układ pomiarowy do badania rezystancji zestyków składa się z laboratoryjnego mostka Thomsona typu MWT-77 o klasie dokładności (0,1), źródła napięcia stałego, amperomierza, wyłącznika, rezystora wzorcowego oraz obiektu badanego. Sposób połączenia układu pomiarowego został pokazany na rys. 2.

Siłę docisku w badanym zestyku zapewnia specjalna praska, posiadająca sprężynę stykową o znanej charakterystyce. Przed przystąpieniem do pomiarów należy odpowiednio przygotować powierzchnie stykowe, które mogą być celowo utlenione, szlifowane, polerowane, smarowane, odtłuszczane, itp.



Rys. 2. Układ do pomiaru rezystancji mostkiem Thomsona, Rx – mierzona wartość rezystancji, RN- wartość rezystancji rezystora wzorcowego



Siłę docisku w zestyku należy zmieniać w granicach 3 ÷ 21 kG. (według poleceń prowadzącego).

Wartość prądu w obwodzie pomiarowym należy ustawić za pomocą pokręteł na zasilaczu laboratoryjnym zgodnie z zaleceniami prowadzącego.

Wyniki należy przedstawić wykreślnie, w postaci zależności Rz = f(F). Na tym samym wykresie należy również przedstawić wyniki obliczeń rezystancji zestyków w funkcji siły docisku zestyku, przeprowadzone na podstawie literatury [2]. Następnie należy wyznaczyć rzeczywiste współczynniki C

i m, właściwe dla badanych materiałów stykowych i kształtu styków.



Czynności pomiarowe:



�ó Załączyć zasilacz w obwodzie pomiarowym i nastawić odpowiednią wartość prądu

�ó Nacisnąć przycisk, G0,1. Jeżeli wskaźnik galwanometru wychyla się w lewo należy zwiększyć wartość oporników dekadowych Rp, przy wychyleniu się wskaźnika w prawo należy zmniejszyć 7

wartość oporników dekadowych Rp. Zmniejszanie i zwiększanie oporności należy przeprowadzać najpierw na dekadach �1000, później �100, dalej �10, �1 i �0,1.

�ó Z chwilą osiągnięcia położenia zerowego galwanometru, należy zwiększyć czułość galwanometru przez wciśnięcie (i przytrzymanie) przycisku G.

�ó Ponownie doprowadzić galwanometr do położenia zerowego.

�ó Po zakończonym pomiarze zwolnić przycisk G.



Wartość mierzonej rezystancji zestyku oblicza się ze wzoru (10):



Rn

X =

R [�"Ś] .

(10)

2

p

Ra

9.2 Pomiary ustalonego rozkładu temperatury toru prądowego



Badany tor prądowy składa się z dwóch długich prętów, dociśniętych do siebie czołami z określoną siłą wywieraną przez sprężynę. Pręty mogą posiadać powierzchnię polerowaną, zmatowioną, czernioną chemicznie lub malowaną. Tor prądowy, usytuowany poziomo, jest obciążony prądem o wartości kilkuset amperów. Prąd jest włączany przed rozpoczęciem ćwiczenia, co gwarantuje ustalony rozkład temperatury przewodu podczas ćwiczenia.

Temperatury toru prądowego należy pomierzyć odpowiednim miernikiem będącym na wyposażeniu stanowiska laboratoryjnego. Wyniki należy przedstawić w postaci zależności �ę = f(x), gdzie x jest odległością mierzoną od miejsca zestyku. W oparciu o uzyskane wyniki należy wyznaczyć współczynnik oddawania ciepła dla badanego toru prądowego, następnie rzeczywistą rezystancję zestyku i wynikające stąd współczynniki C i m, właściwe dla badanych materiałów i kształtów styków. Wyniki uzyskane w obu częściach ćwiczenia należy porównać i przeanalizować.

10. SPRAWOZDANIE



Szczegółowe wymagania w odniesieniu do zakresu badań oraz sprawozdania z badań określa dla każdej grupy nauczyciel prowadzący ćwiczenie. Sprawozdanie z ćwiczenia powinno mieć postać protokołu z badań, zredagowanego tak, aby na jego podstawie można było odtworzyć przeprowadzone eksperymenty. Sprawozdanie powinno zawierać:



�ó Stronę tytułową wg wzoru.

�ó Opis przebiegu ćwiczenia:

opis obiektów badań (szkice, rysunki),

opis przygotowań poprzedzających badania,

warunki badania,

sposób badań,

wyniki badań (odpowiednie tablice, wykresy).

�ó Analizę wyników badań.

�ó Zagadnienia opracowane na podstawie literatury.



Sprawozdanie musi być napisane odręcznie, zwięzłym, technicznym językiem. Strony muszą być ponumerowane i spięte razem. Wykresy muszą być czytelne, z wyraźnie zaznaczonymi punktami będącymi wynikiem pomiarów. Do sprawozdania należy dołączyć notatki sporządzone podczas ćwiczenia.





8

11. PYTANIA KONTROLNE



1. Wymienić podstawowe rodzaje i podział zestyków.

2. Wymagania stawiane zestykom.

3. Od czego zależy rzeczywista powierzchnia styczności zestyku?.

4. Opisać skutki przepływu prądu przez zestyk w stanie ustalonym.

5. Opisać skutki przepływu prądu zwarciowego przez zestyk.

6. Narysować wykres zmiany temperatury toru prądowego w warunkach pracy dorywczej i

przerywanej.

7. Narysować i skomentować wykres przebiegu temperatury toru prądowego przy przepływie prądu zwarciowego.

8. Wyjaśnić zjawisko powstawania sił dążących do otwarcia zestyku aparatu elektrycznego przy przepływie prądu zwarciowego w głównym torze prądowym aparatu.

9. Dlaczego styków aparatów nie wykonuje się z miedzi?

10. Narysować i skomentować rysunek ilustrujący poszczególne składniki bilansu cieplnego w stanie ustalonym układu dla pojedynczej szyny przy przepływie prądu o stałej wartości.

11. Jak zmienia się rezystancja toru prądowego przy przepływie prądu elektrycznego? Odpowiedź

uzasadnij.

12. Wymienić i krótko scharakteryzować rodzaje przekazywania ciepła.

13. Jak definiuje się następujące parametry fizyczne materiałów: przewodność cieplna, ciepło właściwe?

14. Jakie materiały przewodzące stosuje się do konstrukcji zestyków? Odpowiedź proszę uzasadnić.

15. W jaki najprostszy sposób można zwiększyć obciążalność toru prądowego wykonanego w postaci szyn metalowych?

12. LITERATURA



[1] S. Dzierzbicki �śWyłączniki wysokonapięciowe prądu zmiennego”, WNT.

[2] Z. Ciok �śProcesy łączeniowe w układach elektroenergetycznych”, WNT.

[3] S. Stolarz �śMateriały na styki elektryczne”, WNT.

[4] A. Au, J. Maksymiuk, Z. Pochanke �śPodstawy obliczeń aparatów elektroenergetycznych”, WNT.

[5] M. Mikołowska �śZestyki elektryczne w telekomutacji”, WNT.





9

Tabela 2. Wzór tabliczki strony tytułowej sprawozdania z laboratorium AE



Politechnika Gdańska

Studium:

Laboratorium Aparatów

Semestr:

Elektrycznych

Grupa:

Rok akademicki:

Ćwiczenie nr:

Temat:

Imię i nazwisko studenta

Data wykonania ćwiczenia:

Autor sprawozdania ***********.

1.

2.

Data oddania sprawozdania:

3.

4.

5.

6.

Ocena:

7.

8.

Podpis prowadzącego:

E-mail:





10



Tablica 3. Własności fizyczne typowych materiałów stykowych.



GĘSTOŚĆ REZYSTYWNOŚĆ

CIEPŁO

PRZEWODNOŚĆ

TEMPERATURA

CIEPLNY WSP. TWARDOŚĆ TEMPERATURA

SPADEK





WŁAŚCIWE

CIEPLNA

TOPNIENIA

REZYSTANCJI



MIĘKNIĘCIA

NAPIĘCIA



g

ρ

C

�ą

H

�ą U

o

� 0

�ę t

β

�ę m

m 1)

Materiał

styków





Ws

W

�ł

1

g/cm3

10-6�"Ścm

ºC

10 3 �



kG/mm2

ºC

V

G � ºC

Cm � ºC

C

Cu

8.9

1.73

0.38

3.80

1083

4

70

190

0.12

Ag

10.5

1.65

0.237

4.18

961

4

50

150

0.09

Ni

8.9

8.6

0.4

0.75

1455

8.4

90

520

0.22

Ms63

8.4

6.7

0.38

0.96

905

1.6

70 ÷ 160





W

19.3

5.6

0.13

1.67

3410

4.8

230 ÷ 450

1 000

0.4

Cu-W60

12.5

4

--

1.55

1083

1.2

110





Ag-CdO15

10

2

--

3.6

960

3.3

51 ÷ 130





1) – spadek napięcia odpowiadający temperaturze mięknięcia materiału stykowego