Ćw.1. Teoria. Zwarcie jest to połączenie bezpośrednie lub przez łuk elektryczny, między dwoma lub więcej punktami obwodu elektrycznego, które w normalnych warunkach mają różne napięcia. Może być z udziałem ziemi lub bez, zależy to od sposobu połączenia punktu neutralnego sieci z ziemią.Rozróżnia się następujące rodzaje zwarć: trójfazowe, trójfazowe doziemne, dwufazowe, dwufazowe doziemne, jednofazowe.Zwarcia mogą być spowodowane: przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi, uszkodzeniami elementów konstrukcyjnych i izolacyjnych linii napowietrznych i kablowych, zetknięciem przewodów z obiektami przewodzącymi, błędnymi operacjami w stacjach elektroenergetycznych itp.Prądy zwarciowe, mimo krótkiego czasu przepływu, powodują gwałtowne nagrzewanie przewodów, kabli, uzwojeń maszyn i transformatorów, a także elementów wiodących prąd w urządzeniach stacyjnych . Oblicza się dwa prądy zwarciowe: - prąd zwarciowy maksymalny, dla doboru urządzeń elektrycznych; - prąd zwarciowy minimalny, dla doboru bezpieczników i nastaw zabezpieczeń oraz dla sprawdzenia warunków rozruchu silników.
Przebieg ćwiczenia a)rejestracja przebiegów prądu zwarciowego: połączenie łącznika statycznego z badanym obwodem, odłączenie łączników samoczynnych i bezpieczników topikowych, nastawienie rezystancji oporników na R=10Ω , nastawienie reaktancji dławika na XL=10Ω, załączenie zasilania, zamknięcie łącznika statycznego, -powtórzenie zamykania łącznika przy kilku różnych fazach prądu (φ=0; 45; 90°), zapisanie przebiegów prądu
b)rejestracja napięcia powrotnego: -odłączenie łącznika statycznego, -połączenie wybranego łącznika samoczynnego z badanym obwodem, -nastawienie rezystancji na R=20 Ω, -nastawienie reaktancji na XL=0Ω, -zamknięcie łącznika samoczynnego, -załączenie zasilania, -powtórzenie załączania układu probierczego przy kilku różnych fazach prądu (φ=0; 45; 90°), -zapisanie przebiegów napięcia powrotnego
Wnioski i charakterystyki: -przebieg prądu zwarciowego a szczególnie przebieg składowej nieokresowej zależy od parametrów zastępczych badanego obwodu elektrycznego oraz fazy prądu w chwili powstania zwarcia, -wraz ze wzrostem reaktancji obwodu amplituda prądu udarowego maleje, -wraz ze spadkiem rezystancji składowa nieokresowa prądu zwarciowego rośnie, -wraz ze wzrostem kąta przesunięcia fazowego składowa nieokresowa maleje, -czas trwania zwarć jest losowy (nie zależy od parametrów sieci i fazy początkowej prądu) a wyłączenie prądu zwarciowego występuje przeważnie w pierwszym półokresie prądu przemiennego o f=50Hz z widocznym efektem ograniczenia prądu zwarciowego.
Ćw.2. Zestyki rozłączne (przerywowe) stosowane są w łącznikach elektrycznych. Umożliwiają załączanie i wyłączanie odwodów i urządzeń elektrycznych.
Rezystancja zestyku rozłącznego składa się z: - rezystancji przejścia, spowodowanej zagęszczeniem linii prądu w miejscach rzeczywistej styczności powierzchni styków; - rezystancji warstwy nalotowej i adsorbcyjnej. Przyczyną większej wartości rezystancji przejścia, w porównaniu do rezystancji w miejscu gdzie struktura materiału stykowego jest ciągła, jest zmniejszenie się przekroju dla przewodzenia do rzeczywistej powierzchni styczności, wielokrotnie mniejszej od powierzchni określonej wymiarami geometrycznymi zestyku. Utlenianie się powierzchni styków jest przyczyną powstawania warstw nalotowych. Warstwa adsorbcyjna to cienka warstewka gazów, o grubości od jednej do kilku cząsteczek. Rezystancja tej warstwy maleje wraz ze zwiększeniem się natężenia prądu przepływającego przez zestyk.
Wraz z upływem czasu eksploatacji rezystancja zestyku zwiększa się, ponieważ zwiększa się
grubość warstwy nalotowej, czemu sprzyja podwyższona temperatura ich pracy. Wyższa temperatura i większe natężenie pola elektrycznego prowadzi do przebicia i gwałtownego zmalenia rezystancji zestyku.
Przebieg ćwiczenia -zainstalowanie styków płaskich miedzianych w układzie probierczym, -nastawienie docisku styków na 2 kG, -zmierzenie spadku napięcia na zestyku przy prądzie w zakresie od 10 do 80 A co 10 A, -powtórzenie dla docisków styku 4kG, 8kG i 16kG, -powtórzenie pomiarów dla styków miedzianych liniowych i punktowych oraz dla mosiężnych płaskich, liniowych i punktowych.
Wnioski i charakterystyki: -wraz ze wzrostem prądu maleje rezystancja zestykowa, -zestyk mosiężny ma większą rezystancję zestyku niż miedziany, -wraz ze wzrostem docisku maleje rezystancja zestykowa
Ćw.3. Wyłącznik Compact NS jest aparatem o bardzo krótkim czasie wyłączania a zatem ogranicza prąd zwarciowy. Wewnątrz izolacyjnej obudowy z tworzywa sztucznego umieszczone są trzy oddzielone od siebie bieguny z komorami wyłączającymi oraz mechanizm napędowy połączony, poprzez mechanizm wolnego sprzęgła, z obrotowym układem styków ruchomych każdego bieguna.
Styk ruchomy wykonuje w czasie wyłączania ruch obrotowy stwarzając dwie przerwy łukowe w każdym biegunie. Spadki napięcia na każdym łuku sumują się co powoduje skrócenie czasu łukowego i ograniczenia prądu zwarciowego. Wyłącznik posiada zabezpieczenie przeciążeniowe o długiej zwłoce, -zabezpieczenie przeciążeniowe o krótkiej zwłoce, -bezzwłoczne zabezpieczenie od zwarć ze stałym progiem wyzwolenia
Przebieg ćwiczenia: a)Badanie przy przeciążeniach: -nastawienie zakresu pomiarowego czasomierza na 10 s, -nastawienie progu wyzwalania Ir=40A, -nastawienie progu wyzwalania Im=10, -przestawienie przełącznika szynowego na szynę obejściową, -załączenie układu, nastawienie wartości prądu I na amperomierzu 1 (przez zmianę reaktancji dławika) (I=4Ir), mierzenie dla I/Ir: 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 8;, -wyłączenie układu, -przestawienie przełącznika szynowego na wybrany biegun wyłącznika, -załączenie wyłącznika, -ustawienie przełącznika amperomierza 2 w pozycji odpowiadającej danemu biegunowi wyłącznika, -kasowanie wskazania czasomierza, -załączenie układu i odczytanie wskazania amperomierzy
-wyłączenie układu po zadziałaniu wyłącznika, odczytanie czasu i ręczne odblokowanie zabezpieczenia
b)Badanie przy zwarciach: -nastawienie progu wyzwalania Ir=40A, -nastawienie progu wyzwalania Im=4, -przestawienie przełącznika szynowego na szynę obejściową, -załączenie układu, nastawienie wartości prądu I na amperomierzu 1 (przez zmianę reaktancji dławika) (I=4Ir), mierzenie dla I/Ir: 3,7; 3,8; 3,9; 4; 4,1; 4,2; 4,3; 4,5; 5; 6; 7; 8;, -wyłączenie układu, -przestawienie przełącznika szynowego na wybrany biegun wyłącznika, -załączenie wyłącznika, -ustawienie przełącznika amperomierza 2 w pozycji odpowiadającej danemu biegunowi wyłącznika, -kasowanie wskazania czasomierza, -załączenie układu i odczytanie wskazania amperomierzy, -wyłączenie układu po zadziałaniu wyłącznika, odczytanie czasu i ręczne odblokowanie zabezpieczenia