AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA			Imię i Nazwisko : Piotr Bielaska Marcin Raźny Dariusz Babiarz Michał Łaz
LABORATORIUM ENERGETYKI PRZEMYSŁOWEJ
Rok akademicki: 2002/2003		Rok studiów: III			Moduł: A
Kierunek: ELEKTROTECHNIKA					Grupa: 2 Laboratoryjna: A
Temat: Badanie obciążalności prądowej przewodów giętkich i szyn					Nr ćwiczenia: 8,9
Data wykonania: 20.11.2002			Ocena:

1. Badanie obciążalności prądowej przewodów giętkich. (ćwiczenie 8)

Do pomiaru zastosowano linkę aluminiową o przekroju S=16mm². Obciążono ją prądem I=75A. Temperatura w laboratorium ϑ_l=21°C. Pomiar przeprowadzono przy użyciu termopary za stałą 0,04 [mV/°C]. Temperatura przewodu obliczona według wzoru:

SG - stycznik tablicy zasilającej stół laboratoryjny

ATr - autotransformator 0-250V;

T_p- przekładnik prądowy;

R_t - cewka przekaźnika czasowego z mechanizmem krzywikowym;

ST - styk zwierny przekaźnika czasowego;

Z - zwieracz;

P_p - przekładnik pomiarowy;

W - przełącznik linek;

N - wentylator;

1,2,3,4 - termoelement;

Cu - konstantan (0,04mV/K);

5 - termoelement odniesienia;

P. - przełącznik termoelementów;

L - linka miedziana goła 16 mm²;

Al. - linka aluminiowa goła 16 mm²;

1. nagrzewanie przewodu przy chłodzeniu naturalnym (niewymuszonym)

Pomiar zapisany w tabeli nr 1:

Czas [s]	Napięcie U [mV]	Temperatura ϑp [°C]
0	0	21
15	0,13	24,25
30	0,25	27,25
45	0,38	30,5
60	0,45	32,25
75	0,55	34,75
90	0,65	37,25
105	0,72	39
120	0,8	41
135	0,85	42,25
150	0,93	44,25
165	1	46
180	1,05	47,25
195	1,05	47,25
210	1,1	48,5
225	1,15	49,75
240	1,2	51
255	1,25	52,25
270	1,28	53
285	1,34	54,5
300	1,35	54,75
315	1,4	56
330	1,4	56
345	1,43	56,75
360	1,45	57,25
375	1,46	57,5
390	1,45	57,25
405	1,46	57,5
420	1,48	58
435	1,5	58,5
450	1,52	59
465	1,54	59,5
480	1,57	60,25
495	1,58	60,5
510	1,6	61
525	1,6	61
540	1,6	61
555	1,6	61
570	1,6	61

Zależność temperatury ϑ_p od czasu t przy nagrzewaniu przewodu i chłodzeniu naturalnym przedstawia wykres:

Z wykresu można odczytać stałą czasową T. Kiedy przyrost temperatury wynoszący w tym przypadku Δϑ_p=40°C pomnożono przez 0,632 otrzymano Δϑ_T=25,28°C. Ta temperatura została osiągnięta po czasie równym stałej czasowej nagrzewania T=170s.

Współczynnik przejmowania ciepła otrzymuje się ze wzoru:

gdzie:

Ostatecznie α=16,64 [W/m²K].

Prąd obciążalności długotrwałej:

gdzie:

Ostatecznie prąd obciążalności długotrwałej I_z = 75,59 A

2. stygnięcie przewodu przy chłodzeniu naturalnym (niewymuszonym)

Tabela pomiarowa nr 2:

Czas [s]	Napięcie U [mV]	Temperatura ϑp [°C]
0	1,6	61
15	1,46	57,5
30	1,33	54,25
45	1,18	50,5
60	1,12	49
75	1	46
90	0,87	42,75
105	0,8	41
120	0,71	38,75
135	0,65	37,25
150	0,57	35,25
165	0,53	34,25
180	0,45	32,25
195	0,42	31,5
210	0,38	30,5
225	0,32	29
240	0,3	28,5
255	0,25	27,25
270	0,25	27,25
285	0,22	26,5
300	0,19	25,75
315	0,18	25,5
330	0,15	24,75
345	0,13	24,25
360	0,12	24
375	0,11	23,75
390	0,1	23,5
405	0,1	23,5
420	0,09	23,25
435	0,06	22,5
450	0,06	22,5
465	0,05	22,25
480	0,05	22,25
495	0,05	22,25
510	0,05	22,25
525	0,03	21,75
540	0,02	21,5
555	0,02	21,5
570	0,02	21,5
585	0,01	21,25
600	0,01	21,25
615	0,01	21,25
630	0	21

Zależność temperatury ϑ_p od czasu t przy stygnięciu przewodu i chłodzeniu naturalnym przedstawia wykres:

Spadek temperatury Δϑ_p=40°C pomnożony przez 0,328 daje Δϑ_t=13,1°C. Ta temperatura została osiągnięta po czasie równym stałej czasowej stygnięcia T = 145 s

3. nagrzewanie przewodu przy chłodzeniu wymuszonym (wentylator)

Tabela pomiarowa nr 3:

Czas [s]	Napięcie U [mV]	Temperatura ϑp [°C]
0	0	21
15	0,13	24,25
30	0,2	26
45	0,27	27,75
60	0,32	29
75	0,35	29,75
90	0,4	31
105	0,43	31,75
120	0,44	32
135	0,46	32,5
150	0,47	32,75
165	0,48	33
180	0,49	33,25
195	0,5	33,5
210	0,5	33,5
225	0,5	33,5

stała czasowa nagrzewania T = 58s

współczynnik przejmowania ciepła α = 48,77 [W/m²K]

prąd obciążalności długotrwałej I_z = 141,36 A

4. stygnięcie przewodu przy chłodzeniu wymuszonym (wentylator)

Tabela pomiarowa nr 4:

Czas [s]	Napięcie U [mV]	Temperatura ϑp [°C]
0	0,5	33,5
15	0,38	30,5
30	0,3	28,5
45	0,22	26,5
60	0,16	25
75	0,14	24,5
90	0,1	23,5
105	0,07	22,75
120	0,06	22,5
135	0,03	21,75
150	0,03	21,75
165	0,02	21,5
180	0,02	21,5
195	0,01	21,25
210	0	21

stała czasowa stygnięcia T = 54 s

5. nagrzewanie przewodu przy obciążeniu przerywanym

Tabela pomiarowa nr 5:

Czas [s]	Napięcie U [mV]	Temperatura ϑp [°C]
0	0	21
15	0,1	23,5
30	0,23	26,75
45	0,34	29,5
60	0,45	32,25
75	0,54	34,5
90	0,64	37
105	0,73	39,25
120	0,77	40,25
135	0,82	41,5
150	0,9	43,5
165	0,95	44,75
180	0,85	42,25
195	0,78	40,5
210	0,71	38,75
225	0,65	37,25
240	0,58	35,5
255	0,54	34,5
270	0,48	33
285	0,57	35,25
300	0,67	37,75
315	0,78	40,5
330	0,85	42,25
345	0,94	44,5
360	1,03	46,75
375	1,05	47,25
390	0,95	44,75
405	0,86	42,5
420	0,78	40,5
435	0,72	39
450	0,65	37,25
465	0,57	35,25
480	0,5	33,5
495	0,63	36,75
510	0,73	39,25
525	0,78	40,5
540	0,85	42,25
555	0,93	44,25
570	0,94	44,5
585	0,92	44
600	0,83	41,75
615	0,74	39,5
630	0,65	37,25
645	0,55	34,75
660	0,5	33,5
675	0,42	31,5
690	0,49	33,25
705	0,57	35,25
720	0,67	37,75
735	0,72	39
750	0,82	41,5
765	0,8	41
780	0,82	41,5
795	0,75	39,75
810	0,65	37,25
825	0,6	36

I_zn = 75 [A]

t_p = 105 [s]

t_prz = 105 [s]

T = 165 [s]

α_p =

= 92,74 A

Wnioski:

Jak wynika z pomiarów zastosowanie nawet niezbyt skomplikowanego i mało wydajnego chłodzenia (zwykły wentylatorek) można osiągnąć prawie dwukrotnie większą obciążalność przewodu. Podczas schładzania dużo szybciej maleje temperatura przewodu co umożliwia szybsze podanie na niego prądu obciążenia.

Akademia Górniczo-Hutnicza

Laboratorium Energetyki Przemysłowej

strona 9

---