POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Elektryczny Instytut Elektroenergetyki Zakład Sieci i Automatyki Zabezpieczeniowej
Przedmiot: Pomiary i Automatyka w Elektroenergetyce Ćwiczenie nr: 3 cykl IV Temat: Badanie zabezpieczenia silników asynchronicznych P225
Rok akademicki: 2013/2014 Kierunek: Elektrotechnika Studia stacjonarne Rok studiów: 3 Semestr: 6 Nr grupy: UiIE
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz metodą laboratoryjną sprawdzania terminalu polowego MiCOM P225, sprawdzenie działania zabezpieczenie od skutków przeciążeń – nagrzewania silnika.

1. Schemat układu pomiarowego

Jeśli wyłącznik jest otwarty zabezpieczenie korzysta ze stałej czasowej stygnięcia T_r, natomiast przy zamkniętym stałą czasową nagrzewania silnika niezależnie od relacji prądu w obwodzie do jego nastawy, w ćwiczeniu badaliśmy tylko nagrzewanie silnika

1. Wyniki pomiarów i obliczeń

Badanie charakterystyki nr.1 o parametrach:

• T_e1 = 2 min = 120 s

• T_e2 = 1 min = 60 s

• IΘ  = 2, 5 A

I [A]	t [s]	tteor [s]	Δ [s]	δ [%]
	1	2	3	Śr.
2,6	420,270	420,270	310,124	±110,146
3	159,500	159,500	142,275	±17,225
4	63,708	64,136	64,551	64,132
4,8	39,145	41,374	40,944	40,488
5	36,752	36,953	36,700	36,802
5,2	16,801	16,756	16,864	16,807
6	12,338	12,351	12,216	12,302
7	8,745	8,798	8,730	8,758
8	6,547	6,526	6,545	6,539
9	5,114	5,139	5,120	5,124

Przykładowe obliczenia dla I = 4 A

$$\mathbf{t}_{\mathbf{\text{teor}}}\mathbf{=}\ T_{e} \bullet \ln\left( \frac{K^{2}}{K^{2} - 1} \right) = 120 \bullet \ln\left( \frac{\left( \frac{4}{2,5} \right)^{2}}{\left( \frac{4}{2,5} \right)^{2} - 1} \right) = 120 \bullet 0,495 = \mathbf{59,439\ }\mathbf{s}$$

Gdzie:

$K = \frac{I_{\text{eq}}}{I_{\theta}}$,

$I_{\text{eq}} = \sqrt{I_{\text{RMS}}^{2} + K_{e} \bullet I_{\text{przeciwna}}^{2}} = I_{\text{RMS}}$ - w układzie składowa przeciwna prądu, K_e = 0

 = t_sr − t_teor = 64, 132 − 59, 439 = ±4, 693 s

$$\mathbf{\delta} = \frac{}{t_{\text{teor}}} \bullet 100\% = \frac{\pm 4,693}{59,439} \bullet 100\% = \pm \mathbf{7,9}\mathbf{\%}$$

Badanie charakterystyki nr.2 o parametrach:

• T_e1 = T_e2 = 1 min

• IΘ  = 2, 5 A

I [A]	t [s]	tteor [s]	Δ [s]	δ [%]
	1	2	3	Śr.
2,6	219,650	219,650	155,062	±64,588
3	79,536	79,553	79,569	79,553
4	31,641	31,641	31,680	31,654
5	18,350	18,607	18,908	18,622
6	12,106	12,173	12,283	12,187
7	8,604	8,557	8,539	8,567
8	6,618	6,612	6,632	6,621
9	5,129	5,158	5,146	5,144

Przykładowe obliczenia dla I = 6 A

$$\mathbf{t}_{\mathbf{\text{teor}}}\mathbf{=}\ T_{e} \bullet \ln\left( \frac{K^{2}}{K^{2} - 1} \right) = 60 \bullet \ln\left( \frac{\left( \frac{6}{2,5} \right)^{2}}{\left( \frac{6}{2,5} \right)^{2} - 1} \right) = 60 \bullet 0,191 = \mathbf{11,441}\mathbf{\text{\ s}}$$

Gdzie:

$K = \frac{I_{\text{eq}}}{I_{\theta}}$,

$I_{\text{eq}} = \sqrt{I_{\text{RMS}}^{2} + K_{e} \bullet I_{\text{przeciwna}}^{2}} = I_{\text{RMS}}$ - w układzie składowa przeciwna prądu, K_e = 0

 = t_sr − t_teor = 12, 187 − 11, 441 = ±0, 746s

$$\mathbf{\delta} = \frac{}{t_{\text{teor}}} \bullet 100\% = \frac{\pm 0,746}{11,441} \bullet 100\% = \pm \mathbf{6,5\%}$$

1. Wykonane charakterystyki:

Charakterystyka nr 1

Charakterystyka nr 2

1. Wnioski

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania terminala polowego MiCOM P225 przeznaczonego do zabezpieczania silników asynchronicznych przed skutkami przeciążeń cieplnych.

Z otrzymanych wyników widać, że im większa wartość nastawionego prądu tym szybsze zadziałanie zabezpieczenia. Jest to spowodowane wpływem prądu na nagrzewanie się silnika, dla większych prądów czas jego nagrzewania był znacznie krótszy niż w porównaniu do mniejszych wartości prądów, gdzie czas ten wynosił nawet kilka minut.

Jak można zauważyć, charakterystyka czasowo-prądowa nr 1 zabezpieczenia jest łamana tzn. dzieli się na dwie części: częściowo-zależną dla 0 < I_eq < 2•Iθ (wykorzystywana jest stała czasowa T_e1) oraz niezależną I_eq ≥ 2•Iθ (wykorzystywana jest stała czasowa T_e2). Natomiast charakterystyka nr 2, gdzie stałe czasowe T_e1 i T_e2 są sobie równe i wynoszą 1 min, opada wykładniczo.

Z obliczeń wynika, iż teoretyczny czas zadziałania zabezpieczenia nie odstaje zbytnio od czasu zmierzonego. Różnica zauważalna jest dla mniejszych prądów nastawczych, błędy względne na poziomie 30-40%. Niemniej jednak w przypadku małych prądów niebezpieczeństwo późniejszego zadziałania zabezpieczenia nie jest tak groźne jak w przypadku dużych prądów, które powodują o wiele gwałtowniejszy przyrost temperatury, jak wynika z całki Joule'a, temperatura wzrasta z kwadratem wymuszonego prądu i².