МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З навчальної дисципліни «ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ»

(розділ – “Електрична апаратура низької напруги”)

для студентів електротехнічних спеціальностей усіх форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри “Електричні апарати”

протокол № 2 від 09.09.2003 р.

ХАРКІВ НТУ «ХПІ» 2003

Методичні вказівки до лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Електричні апарати» розділ «Електрична апаратура низької напруги» для студентів електротехнічних спеціальностей усіх форм навчання / Укладачі Б.В. Клименко, Т.Й. Брівко, Ю.С. Грищук. – Харків: НТУ «ХПІ», 2003.- 32 с.

Укладачі: Б.В.Клименко, Т.Й. Брівко, Ю.С.Грищук

Рецензент: М.А.Любчик

Кафедра електричних апаратів

зміст

Загальні вимоги щодо виконання, оформлення та захисту звітів про виконання лабораторних робіт 4

Лабораторна робота №1 Дослідження електромагнітних контакторів 6

Лабораторна робота №2 Дослідження плавких запобіжників 12

Лабораторна робота №3 Дослідження модульного автоматичного вимикача 16

Лабораторна робота №4 Дослідження апарата захисного відключення 20

Лабораторна робота №5 Дослідження електромагнітних реле автоматики 24

Додаток А Контрольні запитання за темами лабораторних робіт 28

Додаток Б Правила оформлення звітів про виконання лабораторних робіт 31

Загальні вимоги щодо виконання, оформлення та захисту звітів про виконання лабораторних робіт

виконання лабораторних робіт

1. Виконання лабораторної роботи складається з роботи студента у лабораторії, а також із самостійної роботи. Активна самостійна робота є визначальним чинником ефективного сприйняття змісту лабораторних занять.

2. Самостійна робота студента передбачає:

• теоретичну підготовку до чергової роботи;

• підготовку відповідей на контрольні запитання, що наведені у Додатку А;

• аналіз результатів дослідів, що виконувалися у лабораторії;

• оформлення звітів про виконання лабораторних робіт.

3. Теоретична підготовка до чергової роботи передбачає:

• проробку розділів теорії, що визначають зміст та методику досліджень;

• проробку методичних вказівок до лабораторної роботи з використанням рекомендованих підручників та посібників;

• оформлення бланку до звіту про виконання лабораторної роботи.

4. робота студента у лабораторії передбачає наступні етапи:

• отримання допуску до лабораторної роботи;

• отримання дозволу на ввімкнення лабораторної установки (стенду);

• виконання дій з досліджуваним об‘єктом відповідно до методичних вказівок; спостереження за факторами, що впливають на досліджуваний об‘єкт; проведення дослідів та запис результатів вимірів;

• захист звітів про виконання лабораторних робіт.

Примітки:

• виконання лабораторних робіт у лабораторії здійснюється за розкладом, затвердженим проректором з навчальної роботи;

• відпрацьовування пропущених лабораторних робіт здійснюється під час тижню самостійної роботи та ліквідації академічних заборгованостей, а також за окремим розкладом, затвердженим завідувачем кафедри;

• допуск до лабораторної роботи та дозвіл на ввімкнення лабораторної установки (стенду) отримує бригада, яка виконує роботу;

• проведення дослідів під час виконання лабораторної роботи здійснюється членами бригади разом;

• підготовка відповідей на контрольні запитання, оформлення і захист звітів, здійснюється кожним студентом окремо.

оформлення звітів про виконання лабораторних робіт

1. Звіти про виконання лабораторних робіт складаються окремо для кожної лабораторної роботи.

2. Оформлення кожного звіту здійснюється за правилами, наведеними у Додатку Б.

3. До складу кожного звіту входять:

• мета роботи, предмет дослідження;

• завдання щодо виконання лабораторної роботи;

• електрична схема проведення дослідів;

• таблиці дослідних даних;

• графіки залежностей, побудованих за дослідними даними.

захист звітів про виконання лабораторних робіт

1. захист звітів про виконання лабораторних робіт здійснюється членами бригади одночасно, але контрольні запитання та оцінку якості виконання лабораторної роботи кожний студент отримує окремо.

2. захист звітів про виконання лабораторних робіт здійснюється як під час проведення лабораторних робіт за розкладом, так і під час додаткових консультацій, розклад яких затверджується кафедрою.

3. Студенти, які не захистили два звіти про виконання лабораторних робіт, до наступної лабораторної роботи не допускаються.

4. Студенти, які не виконали всі лабораторні роботи або не захистили всі звіти про лабораторні роботи, передбачені навчальним планом та навчальною програмою, не допускаються до екзамену або до заліку з відповідної дисципліни.

Джерела інформації

При теоретичній підготовці до чергової лабораторної роботи та при оформленні звітів рекомендується використовувати наступні підручники та посібники:

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

2. Родштейн Л.А. Электрические аппараты. – Л.: Энергия, 1977.

3. Таев И.С. Электрические аппараты управления. – М.: “Высшая школа”, 1984.

4. Электромеханические аппараты автоматики. Учебник для вузов по специальности “Электрические аппараты” /Б.К. Буль, О.Б. Буль, В.А. Азанов, В.Н. Шоффа. – М.: “Высшая школа”, 1988.

5. Ройзен В.З. Электромагнитные малогабаритные реле. – Л.: Энергоатомиздат, 1986.

Корисна інформація з основних видів електричних апаратів міститься на інформаційних планшетах, розміщених в лабораторії кафедри “Електричні апарати”. У нагоді може стати інформація, розташована на лабораторних стендах.

Лабораторна робота № 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ КОНТАКТОРІВ

Мета роботи – ознайомлення з призначенням, принципом дії, конструкцією і особливостями роботи електромагнітних контакторів постійного та змінного струму, а також експериментальне визначення їхніх основних параметрів.

Предмет дослідження – контактори постійного струму КМ 29-35 та змінного струму КМ 26-33.

Завдання

1. Ознайомитися з призначенням, принципом дії та конструктивними особливостями контакторів постійного та змінного струму (контактна, дугогасна та магнітна системи), а також зі схемою дослідження, призначенням приладів та апаратів, встановлених на робочому місці.

2. Визначити значення напруг, струмів спрацьовування та відключення контакторів постійного та змінного струму.

3. Визначити час вмикання та розмикання контакторів постійного й змінного струму при номінальній напрузі на котушках.

4. Визначити залежність часу вмикання від величини напруги на котушці контактора постійного струму.

5. визначити струм та потужність втрат в електромагнітній системі контактора змінного струму при номінальній напрузі при замкненій і розімкненій магнітній системі.

6. Виконати перевірку параметрів контактної системи контактора змінного струму (контактне натиснення, зазор і провал контактів).

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з призначенням, принципом дії, конструкцією і технічними даними контакторів постійного та змінного струму треба за допомогою відповідних підручників та посібників [1, 2].

Перед початком виконання роботи за допомогою даних методичних вказівок треба ретельно ознайомитися зі схемою для дослідження контакторів (рисунок 1.1) призначенням приладів та апаратів, які встановлені на лабораторному стенді.

Рисунок 1.1 – схема дослідження електромагнітних контакторів

Вимикач SA1підключає джерело змінної напруги до схеми дослідження. ЛампочкаHL1сигналізує про наявність живлення схеми. Підключення контактора постійного або змінного струму здійснюється перемикачемSA2. У положенні1підключається контактор змінного струмуКМ1, а в положенні2– контактор постійного струмуКМ2.лабораторним автотрансформаторомTV регулюють величину напруги, яка подається на обмотку контактора змінного струму або на вхід мостового випрямлячаVD, з виходу якого живиться обмотка контактора постійного струму.

перемикач SA3 здійснює зміну режиму вимірів секундоміром РТ: у положенні 1 визначається час вмикання, а у положенні 2 – час розмикання контакторів. Секундомір РТ запускається при переведенні рукоятки перемикача SA2 з положення 0 до положення 1 або 2 (при вимірах часу вмикання), або при переведенні рукоятки перемикача SA2 з положення 1 або 2 до положення 0 (при вимірах часу розмикання), а зупиняється при замиканні допоміжного контакту контактора змінного струму KM1:4, або головного контакту контакторів постійного струму KM2:1 (при вимірах часу вмикання) або при розмиканні тих же контактів (при вимірах часу розмикання). Якщо рукоятка перемикача SA3 знаходиться у положенні 0, запуск секундоміра при комутаціях вимикача SA2 не відбувається. Скидання інформації з табло секундоміра здійснюється за допомогою кнопкового вимикача SВ1.

Напруга на обмотках котушок контакторів змінного та постійного струму контролюється вольтметрами PV1таPV2, а струм обмоток – амперметрами PА1таPА2. Перемикач SA5 служить для зміни діапазону виміру струму амперметром РА1. У верхньому положенні перемикача SA5 межа виміру амперметра РА1 складає 0,5 А, а в нижньому положенні – 2,5 А. Потужність втрат у електромагнітній системі контактора змінного струму вимірюється ватметром PW, який підключається до схеми кнопковим вимикачем SВ2.

При вимірах контактного натиснення у контакторі змінного струму наявність електричного контакту в одному з головних контактів контактора змінного струму контролюється лампочкою HL2, а вибір того чи іншого головного контакту контактора КМ1 здійснюється за допомогою перемикача SA4.

При ознайомленні з призначенням, принципом дії та конструкцією контакторів необхідно звернути увагу на основні поняття й визначення, що відносяться до роботи контакторів: категорії застосування і режими роботи, механічна й електрична зносостійкість, номінальні параметри (струм, напруга), час вмикання і розмикання, конструктивні особливості. Коротка інформація з цього приводу є на лабораторному стенді.

2. Визначення значення напруги, струмів спрацьовування та відключення контактора змінного струму виконують у такій послідовності:

1. рукоятку автотрансформатора TV обертають проти годинникової стрілки до упору;

2. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1;

3. рукоятку перемикача SA3 встановлюють у положення 0;

4. рукоятку перемикача SA4 встановлюють у положення 0;

5. рукоятку перемикача SA5 встановлюють у нижнє положення;

6. рукоятку вимикача SA1 встановлюють у верхнє положення – “включено”;

7. рукоятку лабораторного автотрансформатора TV повільно обертають за годинниковою стрілкою, контролюючи напругу U вольтметром РV1 та струм I амперметром Ра1, аж до спрацьовування контактора, коли якір починає переміщатися до повного притягування до сердечника без проміжних зупинок; результати вимірів напруги U_с та струму I_с спрацьовування записують до таблиці 1.1;

8. рукоятку лабораторного автотрансформатора TV повільно обертають проти годинникової стрілки, контролюючи напругу U вольтметром РV1 та струм I амперметром Ра1, аж до відключення контактора, коли якір із притягнутого стану починає переміщатися (відпадати) і приходить у вихідне положення без зупинок у проміжних положеннях; результати вимірів напруги U_в та струму I_в відключення записують до таблиці 1.1

Дії за пунктами 1) – 8) повторюють три рази, записуючи результати вимірів до таблиці 1.1. За визначеними даними розраховують середні значення.

Аналогічно визначають параметри спрацьовування та відключення контактора постійного струму. При цьому перемикач SA2 встановлюють у положення 2, реєстрацію напруги та струму здійснюють вольтметром PV2 та амперметром РА2.

Таблиця 1.1 – Параметри спрацьовування та відключення контакторів

Тип контактора	Номер досліду	Uс, В	Uв, В	Iс, А	Iв, А	tв, с	tр, c
КМ 26–33	1
	2
	3
	середнє
КМ 29–35	1
	2
	3
	середнє

таблицю визначення параметрів спрацьовування та відключення контакторів включають до звіту. За даними таблиці роблять висновок щодо відповідності контакторів ДСТУ відносно параметрів спрацьовування та відключення.

3. Визначення часу вмикання та розмикання контактора змінного струму КМ 26-33 при номінальній напрузі на котушці виконують у послідовності, яка описана нижче:

1. рукоятку вимикача SA1 встановлюють у верхнє положення – “включено”;

2. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1;

3. рукоятку перемикача SA3 встановлюють у положення 0;

4. рукоятку лабораторного автотрансформатора TV повільно обертають за годинниковою стрілкою і встановлюють на котушці номінальну напругу 220 В, контролюючи напругу вольтметром РV1;

5. рукоятку перемикача SA2 переводять у положення 0;

6. рукоятку перемикача SA3 переводять у положення 1;

7. натискають на кнопку SВ1, скидаючи інформацію з табло секундоміра;

8. рукоятку перемикача SA2 переводять у положення 1, фіксуючи за показанням секундоміра час вмикання t_в контактора; показання секундоміра записують до таблиці 1.1;

9. натискають на кнопку SВ1, скидаючи інформацію з табло секундоміра;

10. рукоятку перемикача SA3 переводять у положення 2;

11. рукоятку перемикача SA2 переводять у положення 0, фіксуючи за показанням секундоміра час розмикання t_р контактора; показання секундоміра записують до таблиці 1.1;

Дії за пунктами 2) – 11) повторюють три рази, записуючи результати вимірів до таблиці 1.1. За визначеними даними розраховують середні значення.

Час вмикання та розмикання контактора постійного струму КМ 29-35 визначають, виконуючи дії у тій же послідовності, як і для контактора змінного струму, але за такими винятками:

• рукоятку перемикача SА2 переміщують не між положеннями 0 та 1, а між положеннями 0 та 2;

• номінальну напругу на котушці – 24 В (а не 220 В) контролюють вольтметром РV2, а не РV1.

4. Визначення залежності часу вмикання від величини напруги на котушці електромагніта контактора постійного струму КМ 29-35 виконують у послідовності, яка наведена у п. 3, при значеннях напруги U, що вказані у першому рядку таблиці 1.2. Результати вимірювання часу вмикання t_в записують до тієї ж таблиці.

Таблиця 1.2 – Залежність часу вмикання від величини напруги на котушці електромагніта контактора постійного струму км 29-35

U, В	24	22	20	18	16
tв, c

До звіту включають таблицю залежності часу вмикання від величини напруги на котушці електромагніта контактора постійного струму КМ 29-35.

За даними таблиці будують графік у координатних осях t_в – U.

5. Визначення струму та потужності втрат в електромагнітній системі контактора змін­ного струму КМ 26-33 при номінальній напрузі при замкненій і розімкненій магнітній системі виконують у послідовності, яка описана нижче.

1. рукоятку вимикача SA1 встановлюють у верхнє положення – “включено”;

2. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1;

3. рукоятку перемикача SA3 встановлюють у положення 0;

4. рукоятку перемикача SA5 встановлюють у положення 2,5 А;

5. рукоятку лабораторного автотрансформатора TV обертають за годинниковою стрілкою і встановлюють на котушці номінальну напругу 220 В, контролюючи напругу вольтметром РV1; при цьому контактор спрацьовує, магнітна система знаходиться у замкненому стані;

6. рукоятку перемикача SA5 переводять у положення 0,5 А;

7. натискають на кнопку SВ2, фіксуючи при цьому за показанням амперметра РА1 струм Iу котушці, а за показанням ватметра PWпотужність втрат Р в електромагнітній системі контактора при замкненій магнітній системі; результати вимірів записують до таблиці 1.3;

8. рукоятку перемикача SA5 переводять у положення 2,5 А;

9. рукоятку перемикача SA2 переводять у положення 0; при цьому контактор відключається, магнітна система переходить у розімкнений стан;

10. заблоковують упором якір електромагніту;

11. натискають на кнопку SВ2 і переводять рукоятку перемикача SA2 у положення 1, фіксуючи при цьому за показанням амперметра РА1 струм I у котушці, а за показанням ватметра PWпотужність втрат Р в електромагнітній системі контактора при розімкненій магнітній системі; результати вимірів записують до таблиці 1.3; Цей дослід необхідно провести досить швидко, щоб уникнути нагрівання котушки.

Таблиця 1.3 – Струм у котушці та потужність втрат в електромагнітній системі контактора змінного струму КМ 26-33 при номінальній напрузі U=U_н=220 В при замкненій і розімкненій магнітній системі

Стан магнітної системи	Р, Вт	I, A
Замкнений
Розімкнений

Таблицю з результатами вимірів потужності та струму у котушці контактора при розімкненій та замкненій магнітній системі включають до звіту.

6. перевірку параметрів контактної системи контактора змінного струму КМ 26-33 – контактне натиснення, зазор (розхил) і провал контактів треба проводити за схемою, приведеною на рисунку 1.2.

А) б)

Рисунок 1.2 – Схема вимірів параметрів контактної системи

а - контакти в положенні “відключено”; б – контакти в положенні “включено”

А – зазор (розхил) контактів; Б – зазор, що контролює провал; Х – напрямок виміру контактного натиснення; В – гвинт регулювання провалу й одночасності торкання контактів; Г – гайки регулювання натиснення на контакт.

Зазор контактів перевіряють при відключеному стані контактора (рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 0). Перевірку виконують для всіх трьох полюсів контактора за допомогою плоских прямих каліброваних щупів різного розміру, пропускаючи їх через відповідні зазори А (рисунок 1.2,а). Розмір щупів має дискретність 0,4 мм, тому, визначивши, яка найбільший розмір є прохідним і який найменший розмір є непрохідним, можна з точністю 0,4 мм визначити і зазор кожного з контактних вузлів. Результати вимірів зазору контактів для кожного з полюсів записують до таблиці 1.4.

зазор, що контролює провал, перевіряють при включеному стані контактора (рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1; рукоятку вимикача SA1 встановлюють у положення “включено”; рукоятку лабораторного автотрансформатора TV обертають за годинниковою стрілкою і встановлюють на котушці номінальну напругу 220 В, контролюючи напругу вольтметром РV1; при цьому контактор спрацьовує). Перевірку зазору, що контролює провал, виконують для всіх трьох полюсів контактора за допомогою плоских Г-подіб­них каліброваних щупів, але щупи пропускають через відповідні контролюючі зазори Б (рисунок 1.2,б). Розмір щупів має дискретність 0,2 мм, тому, визначивши, який найбільший розмір є прохідним і який найменший розмір є непрохідним, можна з точністю 0,2 мм визначити і зазор, що контролює провал, для кожного з контактних вузлів. Результати вимірів зазору, що контролює провал, для кожного з полюсів записують до таблиці 1.4.

Визначення контактного натиснення виконують у такій послідовності:

1. рукоятку вимикача SA1 встановлюють у верхнє положення – “включено”;

2. рукоятку перемикача SA3 встановлюють у положення 0;

3. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1;

4. рукоятку лабораторного автотрансформатора TV обертають за годинниковою стрілкою і встановлюють на котушці номінальну напругу 220 В, контролюючи напругу вольтметром РV1; при цьому контактор спрацьовує;

5. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 0;

6. рукоятку вимикача SA4 встановлюють у положення N (1, 2 чи 3);

7. петлю динамометра ввести між рухомим контактом полюсу N та відповідним важелем (рисунок 1.2,а);

8. рукоятку перемикача SA2 встановлюють у положення 1; при цьому про наявність електричного контакту у відповідному полюсі контактора сигналізує лампочка HL2;

9. повільно відтягують динамометр у напрямку Х, зазначеному на рисунку 1.2,б до моменту, коли згасне лампочка HL2, фіксуючи за показанням динамометру в цей момент величину кінцевого натиснення в місці контролю.

Дії за пунктами 5) – 9) виконують для кожного з полюсів, записуючи результати вимірів до таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 – Результати вимірів параметрів контактної системи контактора КМ 26–33

Зазор контактів, мм			Зазор, що контролює провал, мм			кінцеве натиснення в місці контролю, Н
полюс 1	полюс 2	полюс 3	полюс 1	полюс 2	полюс 3	полюс 1	полюс 2	полюс 3

Таблицю результатів вимірів параметрів контактної системи контактора КМ 26–33 включають до звіту. За даними таблиці роблять висновок щодо відповідності настройок параметрів контактних систем щодо нормованих параметрів. Значення нормованих параметрів контактних систем контактора КМ 26–33 наведено у таблиці 1.5

Таблиця 1.5 – Значення нормованих параметрів контактних систем контактора КМ 26–33

Зазор, контактів, мм	Зазор, що контролює провал, мм	кінцеве натиснення в місці контролю, Н
7,0 – 9,0	1,7 – 2,3	18 – 22

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2