Politechnika Śląska

Wydział Elektryczny

Sem.VII PUE

LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH :

Wyznaczanie parametrów cieplnych złożonego toru prądowego

Skład sekcji 5:

1. Gajewski Tomasz

2. Gorgolewski Mariusz

3. Haduła Przemysław

4. Kielerz Anna

5. Lesz Katarzyna

6. Mrotek Arkadiusz

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami wyznaczania parametrów cieplnego schematu zastępczego kabla elektroenergetycznego. W ćwiczeniu badaliśmy kabel

YHAKX 1∗70/25.

2.Przebieg ćwiczenia

2.1 Badanie przyrostu temperatury kabla

Kabel obciążono prądem I=320 A

Przyrosty temperatury mierzyliśmy przy pomocy rejestratora automatycznie przełączającego zestyki pomiędzy osłoną , ekranem ,żyłą. Rejestrator był wyposażony w termopary Fe/Co. Odczyty były dokonywane na miliwoltomierzu.

Współczynnik obliczeniowy k=0,0515 [ mV/^oC ]

L.p.	t[s]	Uekr[mV]	Uosł[mV]	Użył[mV]	ekr^C]	osł[^oC]	żył[^oC]
1	120	0,180	0,170	0,762	3,495	3,301	14,796
2	180	0,242	0,202	0,897	4,699	3,922	17,417
3	240	0,311	0,263	1,003	6,039	5,107	19,476
4	300	0,397	0,338	1,115	7,709	6,563	21,650
5	360	0,503	0,411	1,328	9,767	7,981	25,786
6	420	0,571	0,460	1,390	11,087	8,932	26,990
7	480	0,650	0,580	1,522	12,621	11,262	29,553
8	540	0,728	0,608	1,589	14,136	11,806	30,854
9	600	0,826	0,691	1,673	16,039	13,417	32,485
10	660	0,866	0,776	1,759	16,816	15,068	34,155
11	720	0,936	0,794	1,844	18,175	15,417	35,806
12	780	0,999	0,882	1,936	19,398	17,126	37,592
13	840	1,101	0,932	2,012	21,379	18,097	39,068
14	900	1,121	0,956	2,096	21,767	18,563	40,699
15	960	1,215	1,013	2,188	23,592	19,670	42,485
16	1020	1,234	1,057	2,231	23,961	20,524	43,320
17	1080	1,308	1,134	2,320	25,398	22,019	45,049
18	1140	1,337	1,148	2,362	25,961	22,291	45,864
19	1200	1,414	1,213	2,416	27,456	23,553	46,913
20	1260	1,436	1,256	2,466	27,883	24,388	47,883
21	1320	1,498	1,278	2,540	29,087	24,816	49,320
22	1380	1,522	1,313	2,590	29,553	25,495	50,291
23	1440	1,567	1,339	2,624	30,427	26,000	50,951
24	1500	1,607	1,356	2,686	31,204	26,330	52,155
25	1560	1,659	1,428	2,778	32,214	27,728	53,942
26	1620	1,675	1,436	2,782	32,524	27,883	54,019
27	1680	1,723	1,453	2,813	33,456	28,214	54,621
28	1720	1,741	1,479	2,866	33,806	28,718	55,650
29	1780	1,818	1,532	2,923	35,301	29,748	56,757
30	1840	1,826	1,547	2,947	35,456	30,039	57,223
31	1900	1,846	1,577	3,003	35,845	30,621	58,311
32	1960	1,860	1,589	3,010	36,117	30,854	58,447
33	2020	1,926	1,597	3,057	37,398	31,010	59,359
34	2080	1,905	1,607	3,068	36,990	31,204	59,573
35	2140	1,916	1,613	3,135	37,204	31,320	60,874
36	2200	1,943	1,670	3,115	37,728	32,427	60,485
37	2260	1,978	1,689	3,174	38,408	32,796	61,631
38	2320	1,983	1,702	3,166	38,505	33,049	61,476
39	2380	2,012	1,730	3,230	39,068	33,592	62,718
40	2440	2,023	1,744	3,219	39,282	33,864	62,505
41	2500	2,068	1,758	3,265	40,155	34,136	63,398
42	2560	2,073	1,768	3,267	40,252	34,330	63,437
43	2620	2,115	1,783	3,306	41,068	34,621	64,194
44	2680	2,085	1,788	3,305	40,485	34,718	64,175
45	2740	2,145	1,812	3,344	41,650	35,184	64,932

Przebieg przyrostu temperatury w żyle , ekranie i osłonie umieszczono na wykresach.

2.2 Wyznaczanie pojemnosci cieplnej zyly

t[s]	Użył[mV]	żył[^oC]
0	0,219	4,252
10	0,290	5,631
20	0,352	6,835
30	0,420	8,155
40	0,465	9,029
50	0,510	9,903
60	0,554	10,757

Pojemność cieplną przypadającą na jednostkę długości kabla wyznaczono korzystając ze wzoru:

P_Ż - straty mocy w żyle

t - czas wydzielania się mocy P_Ż

_ż - przyrost temperatury w czasie t

Straty mocy na jednostkę długości wyznaczono ze wzoru :

P_Ż = I_Ż² * R_Ż

I_Ż - prąd żyły

R_Ż - rezystancja jednostkowa żyły

s - powierzchnia przekroju żyły

ρ - rezystywność w temperaturze początkowej ( ρ_Al.=0,0269 [ mm²/m] )

 - temperaturowy współczynnik zmiany rezystancji ( _Al.=4,1*10^-3 [ K^-1 ] )

_żył(pocz)= 4,252 ^O C

_żył(ust)= 64,932 ^O C

R_Ż = 4,798*10^-4 /m

P_Ż = 49,132 W/m

[ J/mK ]

3.Wyznaczanie oporów cieplnych kabla

Oporności cieplne izolacji , osłony i zewnętrzna są potrzebne do wyznaczenia cieplnego schematu zastępczego kabla. Określiliśmy ustalone temperatury żyły , ekranu i powierzchni zewnętrznej osłony.

_żył(ust)= 64,932 ^O C

_ekr(ust)= 41,650 ^O C

_osł(ust)= 35,184 ^O C

_ot= 22 ^O C

Oporności cieplne wyznaczono ze wzorów:

• izolacji

• osłony

• zewnętrzną

czyli :

S_i = 47,387 mK/W

S_osl = 13,161 mK/W

S_ot = 26,834 mK/W

Cieplny schemat zastępczy kabla YHAKX 1*70/25

Parametry cieplnego schematu zastępczego:

P_Ż = 49,132 W/m

C_Żyl = 377,65 J/mK

S_i = 47,387 mK/W

S_osl = 13,161 mK/W

S_ot = 26,834 mK/W

_żył(ust)= 64,932 ^O C

_ekr(ust)= 41,650 ^O C

_osł(ust)= 35,184 ^O C

_ot= 22 ^O C

Na podstawie wyliczonych parametrów cieplnych badanego kabla oszacowano wartość prądu dopuszczalnego długotrwałego I_dd

[A ]

Założono _dd= 90 ^O C

4.Wnioski

Do obliczeń parametrów cieplnego schematu zastępczego jako ustalone wartości przyrostu temperatury przyjęto największe wartości. Spowodowane zostało to tym ,że nie zdjęliśmy adiabatycznej charakterystyki studzenia.

Najszybszy i największy przyrost temperatury wystąpił dla żyły . Przyrosty temperatury dla osłony i ekranu mają podobne wartości , przy czym większe wartości uzyskaliśmy dla osłony.

Przebiegi  = f (t) umieszczono na wykresach. Po czasie 1750sekund( = 29minut ) obserwujemy zwolnienie tempa przyrostu temperatury czyli powolne ustalanie się temperatury badanego kabla. Stałą czasową badanego kabla odczytujemy z wykresu.

---