Instytut Energoelektryki Zakład Urządzeń Elektroenergetycznych	Laboratorium Urządzeń i Instalacji Elektrycznych
Rok akad.: 2015/2016	Nr grupy lab. :
Studia : STN I stopnia/ ETK	3
Rok/semestr: III/5
Ćwiczenie nr : 12	Data wykonania ćwiczenia
Dobór zabezpieczeń nadprądowych silników niskiego napięcia	13.01.2016

1. Cel i zakres ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie podstawowych wiadomości dotyczących doboru zabezpieczeń zwarciowych i przeciążeniowych do silników niskiego napięcia.

1. Schemat układu pomiarowego

1. Parametry badanego silnika III- biegowego SZJe-44/6/8b, 50Hz

Tab.1 Parametry silnika SZJe-44/6/8b

Bieg	Liczba biegunów [szt]	Moc znamionowa [kW]	Prędkość obrotowa [obr/min]	Prąd znamionowy przy 380V [A]	Sprawność [%]	cos ϕ	Prąd rozruchowy Ir / In [ - ]	Moment rozruchowy Mm / Mn [ - ]	Połączenie faz	Przeciążalność
I	4	2,8	1425	5,6	82	0,92	5,5	1,2	Gwiazda- gwiazda	2,4
II	6	2,2	960	5,2	80	0,81	6,0	1,9	gwiazda	3,0
III	8	1,5	720	4,9	71	0,65	4,5	1,8	trójkąt	2,9

1. Teoretyczne wyznaczenie prądów odpowiadających zadziałaniu poszczególnych zabezpieczeń.

• zabezpieczenie przeciążeniowe:

I_nt dla połączenia w trójkąt: I_nt=(1,0÷1,1)I_nm = (4,9÷5,4)A

I_nt dla połączenia w gwiazdę: I_nt=(1,0÷1,1)I_nm = (5,25,7)A

I_nt - prąd nastawienia zabezpieczeń przeciążeniowych

• Zabezpieczenie zwarciowe dla wkładek topikowych:

I_nb-Y ≥ $\frac{k_{r}I_{\text{nm}}}{\alpha}$ = $\frac{6*5,2A}{2,0}$ = 15,6A
I_nb-Δ ≥ $\frac{k_{r}I_{\text{nm}}}{\alpha}$ = $\frac{4,5*4,9A}{2,0}$ = 11,0A

Gdzie:

I_nb - prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej

I_nm -prąd znamionowy silnika

K_r -współczynnik rozruchu silnika

α -współczynnik zależny od typu wkładki, rodzaju i częstości rozruchów. My przyjęliśmy α=2,0 dla częstych i lekkich rozruchów dla wkładki o działaniu szybkim

• Zabezpieczenie zwarciowe dla wyzwalaczy elektromagnetycznych:

I_wm-Y > 1,2_Irm = 1,2k_rI_nm = 1,2 * 31,2A = 37,4A

I_wm-Δ > 1,2_Irm = 1,2k_rI_nm = 1,2 * 22,05A = 26,6A

Gdzie:

I_wm - prąd działania wyzwalacza elektromagnetycznego

1. Tabele i wyniki pomiarów.
   
   Metoda odczytywania danych z oscyloskopu:
   I_rmax = I_rm – maksymalny prąd rozruchowy
   a=2I_rm b=2I_obcmax
   t_r – czas trwania rozruchu
   
   Przykładowe obliczenia dla biegu 0. :
   Czas zastępczy rozruchu:
   t_zr = 0,7t_r = 0,7 * 154 = 107,8ms

Tabela 2. Prądy rozruchowe dla połączeń w gwiazdę.

Bieg	Iobc[A]	tr[ms]	tzr[ms]	2Irmax	2Iobcmax	Irm[A]
0	4,2	154	107,8	265	39,3	28,3
2	5,0	610	427,0	271	53,1	25,5
3	4,4	291	203,7	276	42,9	28,3
4	4,2	202	141,4	263	40,0	27,6

Tabela 3. Prądy rozruchowe dla połączeń w trójkąt.

Bieg	Iobc[A]	tr[ms]	tzr[ms]	2Irmax	2Iobcmax	Irm[A]
0	5,5	191	133,7	202	50,1	22,2
2	6,0	513	359,1	203	53,0	23,0
3	5,6	246	172,2	203	50,9	22,3
4	5,4	195	136,5	196	48,9	21,6

I_rm wyliczaliśmy z proporcji: $\frac{I_{\text{rmax}}}{I_{\text{obcmax}}} = \frac{I_{\text{rm}}}{I_{\text{obc}}}$

1. Dobór dla każdego biegu wkładki topikowej z charakterystyk czasowo-prądowych.
   
   
   
   Dobieranie wkładek topikowych dla każdego biegu, zaczynam od narysowania zastępczych charakterystyk rozruchu i nanoszę je na charakterystyki czasowo-prądowe bezpieczników klasy gL.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   Dobrane wkładki topikowe:
   
   Przy połączeniu w gwiazdę:
   Bieg 0: 16A
   Bieg 1: 16A
   Bieg 2: 6A
   Bieg 3: 6A
   

2. Ocena poprawności dobrania zabezpieczeń na stanowisku.
   
   Zabezpieczenie nr 1

Wyłącznik silnikowy M250

- zakres prądowy wyzwalaczy termicznych (4,0 - 6,3)A I_n = 6,3 A (nastawa 6,3A)

- prąd zadziałania wyzwalaczy elektromagnetycznych: 88,2 A

Pod względem zabezpieczenia termicznego dobór jest poprawny.

Biorąc pod uwagę wyzwalacz elektromagnetyczny wyłącznik nie jest właściwy, prąd zadziałania dwukrotnie większy niż zalecany.

Zabezpieczenie nr 2

Rozłącznik bezpiecznikowy Z-SLS/CB, wkładka 16A gL/gG zwłoczna

Stycznik DILEM-10

Przekaźnik termiczny ZE-6 (4-6A)

Przekaźnik kontroli kolejności faz EMR4-F500-2

Zakresy na poszczególnej aparaturze pozwalają na precyzyjne zabezpieczenie układu na stanowisku laboratoryjnym. Kontrola ciągłości faz również zadziałała płynnie.

Zabezpieczenie nr 3

Rozrusznik silnikowy MSC-DE-12

Wyzwalacz zwarciowy-168A

Wyzwalacz termiczny

Próba wyzwolenia zabezpieczenia poprzez zmiany nastawy klasy była średnio udana. Trzeba było dokonać znacznej zmiany nastawy, żeby wyzwolić zadziałanie aparatury.

1. Wnioski.

Zabezpieczenie nr 1 (Wyłącznik silnikowy M250)
Głównym problem związanym z zabezpieczeniem tego typu jest brak przerwania obwodu podczas zaniku napięcia, co powoduje ogromne ryzyko dla użytkownika, ponieważ wraz z powrotem zasilania silnik samoczynnie startuje. Wyłącznik nie reaguje również na zanik fazy co powoduje nadmierne obciążenie dla silnika i może prowadzić do awarii.

Zaletą tego zabezpieczenia jest prostota oraz koszt inwestycji.

Zabezpieczenie nr 2 (Rozłącznik bezpiecznikowy Z-SLS/CB)

Na ten system składa się wiele wyspecjalizowanych elementów. Jest to zdecydowanie najlepsze zabezpieczenie będące na stanowisku. Każdy z aparatów ma ściśle określone funkcje przez co są w stanie w sposób precyzyjny i szybki wychwycić najmniejsze zachwianie stabilności układu oraz pracy.

Nie istnieje ryzyko pracy po zaniku jednej z faz.

Użytkownik jest bezpieczny, ponieważ silnik sam nie wystartuje.

Wadą zapewne będzie koszt budowy tak wyspecjalizowanego sytemu zabezpieczeń oraz złożoność projektu.

Zabezpieczenie nr 3 (Rozrusznik silnikowy MSC-DE-12)

Precyzyjny zabezpieczenie z ogromną możliwością regulacji zadziałania systemów bezpieczeństwa.

Brak kontroli ciągłości faz to duża wada tego typu aparatury.

Samoistny start po zaniku napięcia również eliminuje tego rodzaju zabezpieczenie z użycia w wielu miejscach gdzie mogłoby to narażać użytkownika na niebezpieczeństwo.