Techniki zabezpieczeń

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z nowoczesnym i kompleksowym zabezpieczeniem firmy Moller.

2. Wprowadzenie do ćwiczenia.

Elektroniczny przekaźnik przeciążeniowy ZEV firmy Moller jest jednym z nowocześniejszych urządzeń do ochrony silników. Realizuje on funkcję zabezpieczenia silnika zarówno przez bezpośredni pomiar temperatury w uzwojeniach, jak i kontrolę prądu w torach zasilających.

Stanowi on kompleksowe zabezpieczenie od przeciążeń (bezpośrednie i pośrednie), a także zabezpieczenie od asymetrii, zaniku fazy i doziemień. Wyświetlanie procentowej wartości prądu, temperatury uzwojeń i rodzaju klasy (tworzona jest charakterystyka wyzwalania) odbywa się za pomocą wskaźnika ciekłokrystalicznego.

W omawianym urządzeniu istnieje możliwość nastawiania większego zakresu prądowego w porównaniu z tradycyjnymi, elektromechanicznymi przekaźnikami termobimetalowymi.

Przekaźnik ZEV posiada liczne funkcje, do najważniejszych z nich należą:

• Kontrola temperatury w uzwojeniach kontrolowanego silnika (pomiar prądu w trzech przewodach fazowych na zaciskach silnika umożliwiają następujące przetworniki prądu: przelotowy lub z elastyczną cewką Rogowskiego);

• Kontrola ziemnozwarciowa (umożliwia zrealizowanie zabezpieczenie ziemnozwarciowe w trój lub czteroprzewodowym systemie);

• Zmiana klasy wyzwalania (posiada on 8 charakterystyk wyzwalania: klasy 0d 5 d0 40). Za pomocą zmiany klasy możemy ustawić czas wyzwalania elektronicznego przekaźnika przeciążeniowego ZEV. Jako typową wartość dobiera się klasę wyzwalania 10;

• Zdalny „Reset” oraz rozbudowane funkcje zestyków pomocniczych. Tego typu zestyki programowalne mogą realizować np. funkcję sygnalizacji (przegrzania podczas przeciążenia, doziemienia, wewnętrznego uszkodzenia urządzenia, itp.);

• Funkcja testu, wywołuje tryb samoczynnego testowania występowania błędów w zabezpieczanym systemie.

3. Przebieg ćwiczenia.

Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać się z profesjonalnie wykonanym stanowiskiem dydaktycznym. Wykorzystane urządzenia pomiarowe oraz kontrolne pozwoliły na, zasymulować zanik jednej fazy (zanik fazy 2), przeciążenia termicznego oraz prądu doziemienia.

3.1. Symulacja przeciążenia termicznego.

Symulacja taka polega na zastąpieniu czujnika umieszczonego w uzwojeniu silnika, opornicą dekadową. Zmiana rezystancji opornicy odpowiada oddziaływaniu temperatury na termistor. Pozwala to na sprawdzenie wartości rezystancji, przy jakiej następuje zadziałanie urządzenia oraz uzyskaniu uprawnienia do ponownego załączenia zasilania silnika po przeciążeniu termicznym bez narażenia go na uszkodzenie izolacji.

Tabela pomiarowa:

Lp	Klasa	Rtermiczne[Ω]	Suma Rt[Ω]
1	20	2939	2937
2	20	2941
3	20	2930

Tego typu zabezpieczenie przed przeciążeniem termicznym oparte jest na kontroli rezystancji czujnika termistorowego. Wzrost temperatury uzwojeń silnika powoduje wzrost rezystancji czujnika do określonej wartości, w której powinno wystąpić wyzwolenie przekaźnika ZEV i wyłączenie zasilania. W naszych symulacjach nastąpiło to przy R_t=2937Ω.

3.3. Symulacja prądu zwarcia doziemienia.

Badania wykonane były metodą techniczną, tzn. symulowanie prądu zwarcia dokonywane było przez zmianę wartości rezystancji włączonego w określony obwód rezystora wraz z ,szeregowo połączonym amperomierzem.

Na ZEV ustawiona została wartość wymuszona prądu doziemienia równa I_nastawiona=14A

Z pomiarów otrzymano wartość prądu symulowanego równą I_otrzymana=4,2A. Dla tej wartości system uległ wyłączeniu. Należy dodać, iż nie był podłączony do urządzenia ZEV silnik jako obciążenie.

4. Wnioski

Po przeprowadzonych badaniach stwierdziliśmy, iż stanowisko laboratoryjne jest idealnym miejscem do zapoznania się z problemami występującymi podczas pracy silników. Główna zaletą wykorzystanego elektronicznego zabezpieczenia jest to, że jest on całkowicie kompatybilny z łączoną siecią energetyczną oraz urządzeniami zewnętrznymi (wspomagającymi). Pomimo licznych zalet przytoczonych wcześniej w sprawozdaniu urządzenie ZEV posiada liczne wady, np. nie ma ochrony pod i nadnapięciowej co powoduje znieczulenie systemu na wahania napięcia, a to niekorzystnie wpływa na zabezpieczenia silników. Jak stwierdziliśmy, przebadane urządzenie stworzone jest dla silników małej mocy (400kW-450kW).

Podczas wykonywania pomiarów zostało wspomniane to, że można ustawić klasy wyzwalania urządzenia. Stosuje się te ustawienia w związku z tym, aby przy dłuższych przeciążeniach w obwodzie nie przeciążyć termicznie styczników elektronicznego przekaźnika ZEV (tymi ustawieniami redukujemy maksymalny prąd znamionowy stycznika).

Pierwszym punktem naszego ćwiczenia była symulacja zaniku fazy, która polegała na wprowadzeniu obiektu zabezpieczanego w stan pracy niepełnofazowej. Powodowało to zadziałanie zabezpieczenia i odcięcie zasilania.

---