Politechnika Warszawska
Laboratorium Aparatów Elektrycznych
Nazwa ćwiczenia: Badanie nagrzewania aparatów elektroenergetycznych prądem ciągłym		Wykonawca: Sebastian Głowiński
Rok akademicki: 2012/2013	Semestr: 5		Ćwiczenie prowadził:
Dzień: czwartek 24.01.2013	Godzina: 10:15		Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zbadanie temperatury nagrzewania dwóch identycznych odłączników jednobiegunowych, pracujących w różnych warunkach, oraz nagrzewanie modelu toru wielkoprądowego prądem ciągłym. Jeden z odłączników podłączony jest do torem prądowym o znacznie większym przekroju od drugiego.

Badania aparatów prądem ciągłym mają na celu określenie, czy przyrosty temperatury w poszczególnych punktach toru prądowego nie przekraczają wartości dopuszczalnych określonych w normach, co mogłoby spowodować pogorszenie wytrzymałości izolacji i wytrzymałości mechanicznej toru prądowego, bądź uszkodzenie toru prądowego.

Schemat i opis układu pomiarowego:

P róba nagrzewania badanych aparatów prądem ciągłym została wykonana w układzie jednofazowym, przy czym bieguny odłączników zostały połączone szeregowo. Tak zbudowany układ zasilany był z transformatora wielkoprądowego, natomiast do nastawiania prądu służył regulator indukcyjny. Przy wyborze przewodów doprowadzających w obwodzie prądowym należy zwracać uwagę na to, aby och przekrój był odpowiedni. Nie mogą one bowiem w czasie wykonywanej próby podgrzewać dodatkowo aparatu badanego (odłącznik) ani też przejmować od niego ciepła. W opisywanym przypadku celowo nie spełniono tego warunku stosując do zasilania odłączników różne przekroje przewodów doprowadzających prąd do badanych aparatów, co miało odbicie w odczytywanych wynikach. Podczas próby nagrzewania mierzyliśmy pośrednio przyrosty temperatury charakterystycznych miejsc toru prądowego w których przylutowane są termopary za pomocą zmian napięcia przy użyciu miliwoltomierza.

1 - bok odłącznika O-1

2 - połączenie zestyków odłącznika O-1

3 - podwójny tor prądowy za odłącznikiem O-1

4 - bok odłącznika O-2

5 - połączenie zestyków odłącznika O-2

6 - pojedynczy tor prądowy nad odłącznikiem O-2 ( dolna część)

7 - pojedynczy tor prądowy nad odłącznikiem O-2 ( górna część)

8 - pojedynczy tor prądowy pod odłącznikiem O-2 ( górna część)

9 - pojedynczy tor prądowy pod odłącznikiem O-2 ( dolna część )

10 - podwójny tor prądowy pod odłącznikiem O-1

Czas [min]	Punkt 1 [V]	Punkt 2 [V]	Punkt 3 [V]	Punkt 4 [V]	Punkt 5 [V]	Punkt 6 [V]	Punkt 7 [V]	Punkt 8 [V]	Punkt 9 [V]	Punkt 10 [V]
0	0,394	0,695	0,304	1,7	0,55	1,33	2,95	1,23	0,77	0,27
2	0,525	0,831	0,44	2,21	0,828	1,82	3,63	1,7	1,05	0,37
4	0,657	0,979	0,594	2,76	1,16	2,36	4,26	2,22	1,37	0,49
6	0,78	1,13	0,75	3,34	1,51	2,87	4,77	2,71	1,69	0,61
8	0,86	1,24	0,87	3,73	1,75	3,21	5,03	3,03	1,92	0,69
10	0,95	1,34	0,98	4,13	1,98	3,49	5,41	3,29	2,1	0,77
12	1,02	1,43	1,1	4,23	2,19	3,81	5,81	3,53	2,26	0,84
14	1,09	1,52	1,19	4,32	2,37	4,04	6,04	3,73	2,39	0,91
16	1,17	1,61	1,3	4,56	2,56	4,26	6,25	3,38	2,52	0,98
18	1,22	1,69	1,38	4,6	2,68	4,41	6,35	4,0	2,61	1,02
20	1,27	1,76	1,46	4,7	2,8	4,53	6,44	4,1	2,7	1,08
22	1,32	1,83	1,53	4,73	2,92	4,64	6,54	4,19	2,77	1,13
24	1,35	1,87	1,58	4,77	2,98	4,7	6,63	4,22	2,79	1,16

Tabela 1. Pomiar napięcia punktów charakterystycznych obwodu

Napięcia zostały przeliczone na temperaturę z zależności:

Czas [min]	Punkt 1	Punkt 2	Punkt 3	Punkt 4	Punkt 5	Punkt 6	Punkt 7	Punkt 8	Punkt 9	Punkt 10
0	30,4	38,3	28	64,7	34,5	55	97,6	52,4	40,3	27,1
2	33,8	41,9	31,6	78,2	41,8	67,9	115,5	64,7	47,6	29,7
4	37,3	45,8	35,6	92,6	50,5	82,1	132,1	78,4	56,1	32,9
6	40,5	49,7	39,7	107,9	59,7	95,5	145,5	91,3	64,5	36,1
8	42,6	52,6	42,9	118,2	66,1	104,5	152,4	99,7	70,5	38,2
10	45	55,3	45,8	128,7	72,1	111,8	162,4	106,6	75,3	40,3
12	46,8	57,6	48,9	131,3	77,6	120,3	172,9	112,9	79,5	42,1
14	48,7	60	51,3	133,7	82,4	126,3	178,9	118,2	82,9	43,9
16	50,8	62,4	54,2	140	87,4	132,1	184,5	108,9	86,3	45,8
18	52,1	64,5	56,3	141,1	90,5	136,1	187,1	125,3	88,7	46,8
20	53,4	66,3	58,4	143,7	93,7	139,2	189,5	127,9	91,1	48,4
22	54,7	68,2	60,3	144,5	96,8	142,1	192,1	130,3	92,9	49,7
24	55,5	69,2	61,6	145,5	98,4	143,7	194,5	131,1	93,4	50,5

Tabela 2. Temperatura punktów charakterystycznych obwodu

Wyniki z tabeli 2 wskazują że najbardziej nagrzewa się punkt 7 w badanych obwodzie. Jest to prawdą ponieważ w tym punkcie tor prądowy jest najcieńszy (zbudowany z jednego płaskownika) i pod wpływem płynącego prądu najbardziej się grzeje.

Najmniej nagrzewał się punkt 10 badane obwodu. W tym punkcie tor prądowy jest zbudowany z dwóch płaskowników i pod wpływem płynącego prądu najmniej się grzeje.

[min]	Punkt 7	Punkt 10
0-2	17,9	2,6
2-4	16,6	3,2
4-6	13,4	3,2
6-8	6,9	2,1
8-10	10	2,1
10-12	10,5	1,8
12-14	6	1,8
14-16	5,6	1,9
16-18	2,6	1
18-20	2,4	1,6
20-22	2,6	1,3
22-24	2,4	0,8

Wnioski:

Z przeprowadzonych pomiarów przedstawionych w tabelach wynika że do największej temperatury nagrzał się punkt 7. Ma to swoje uzasadnienie, gdyż tor prądowy w tym miejscu jest najcieńszy i przez to trudniej oddaje ciepło do otoczenia (jest największa gęstość prądu). Najmniej nagrzały się punkty 1 i 10, czyli tam gdzie powierzchnie oddawania ciepła jest największa, i prąd przepływa większym przekrojem przewodnika.

Jak widać z wykresu krzywa nagrzewania jest krzywą nieliniową, temperatura narasta coraz wolniej w miarę jak zbliżamy się do temperatury maksymalnej.

Ćwiczenie potwierdziło wiadomości poznane na wykładzie. Pokazało że przepływający prąd ma wpływ na tor prądowy w zależności od jego grubości, co powoduje największe jego nagrzewanie w najcieńszych miejscach.

Ćwiczenie pozwoliło na ocenę stanu mechanicznego odłączników oraz stanu izolacji.

Dzięki laboratorium mogliśmy zaobserwować jak wartość prądu wpływa na tor prądowy, powodując jego nagrzewanie, dlatego projektując obwody elektryczne należy prawidłowo dobierać przekroje przewodów. Zastosowanie zbyt małych przekrojów może spowodować przegrzewanie się przewodów, co później ciągnie ze sobą konsekwencję wynikające z nadmiernej temperatury ( np. stopienie się izolacji przewodów).

Aby zwiększyć wartość prądu płynących prze szyny stosuje się położenie warstwy ochronnej (np. farby), powoduje to zwiększenie wytrzymałości prądowej, ale zmniejsza zdolność do oddawania ciepła przez przewodnik.

R ysunek 1.Wykres przyrostu temperatury w funkcji czasu dla punktu 7

Rysunek 2.Wykres przyrostu temperatury w funkcji czasu dla punktu 10