Zabezpieczenie nadprądowe

Jak działa wyłącznik nadprądowy (testy)? - ElektrykaDlaKazdego.pl (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Zabezpieczenie nadprądowe

Podstawowa energia elektryczna


Pytanie 1

Jakie niebezpieczeństwa może stwarzać obwód z nadmiernym prądem przechodzącym przez jego przewodniki (nadmierne, jak definiuje to amplituda przewodników) "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przeciążone okablowanie staje się gorące - może wystarczy, by rozpalić ogień.

Zwarcie komponentu może spowodować nadmierny prąd w obwodzie, ale błąd otwarty spowoduje mniej (lub nie) prądu.

Uwagi:

Nawet jeśli przeciążony drut nie jest wystarczająco gorący, aby zapalić pobliski materiał palny, istnieją inne złe efekty przeciążenia przewodnika. Rzućcie wyzwanie swoim uczniom, aby pomyśleli o innych, negatywnych konsekwencjach, które mogą wynikać z przeciążenia przewodnika.

Jednym z celów tego pytania jest umożliwienie uczniom rozróżnienia błędów otwartych i krótkich .

pytanie 2

Wyjaśnij budowę i przeznaczenie elektrycznego bezpiecznika .

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Bezpiecznik jest cienkim kawałkiem metalu zaprojektowanym do stopienia na dwie części w stanie nadprądowym.

Uwagi:

Bezpieczniki są dostępne w wielu różnych stylach i rozmiarach. Dobrze byłoby mieć dostęp do wielu bezpieczników, które uczniowie będą widzieć i trzymać w czasie dyskusji.

pytanie 3

Jaka jest różnica między bezpiecznikiem a wyłącznikiem automatycznym ?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Bezpiecznik jest przeznaczony do jednorazowego użytku, a wyłącznik może być ponownie ustawiony i używany wielokrotnie.

Uwagi:

Był czas, kiedy zabezpieczenie nadprądowe dla obwodów domowych było głównie dostarczane przez bezpieczniki. Jednak w dzisiejszych czasach bezpieczniki są przestarzałe w przypadku przewodów domowych - wyłączniki automatyczne całkowicie zajęły ich miejsce. Omów względne zalety i wady tych dwóch technologii zabezpieczeń nadprądowych.

Pytanie 4

Pokaż prawidłowe umiejscowienie bezpiecznika w tym obwodzie, w którym silnik elektryczny będzie zasilany z mocy użytecznej (120 V prądu przemiennego):

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Możesz przekierować to pytanie do bardziej ogólnego: bezpieczniki powinny być połączone szeregowo z obciążeniem lub równolegle z obciążeniem "panel z panelem roboczym - domyślny panel" itemscope>

Pytanie 5

Czy bezpieczniki i wyłączniki znajdują się na panelu rozdzielczym, aby chronić przewody przed przeciążeniem lub w celu ochrony urządzeń obciążeniowych przed przetężeniem? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia zabezpieczające nadprądowe panele rozdzielcze są oceniane w taki sposób, aby chronić przewody, a nie urządzenia obciążające.

Pytanie uzupełniające: załóżmy, że komputer z 300-watowym zasilaczem jest podłączony do gniazda, które jest obsługiwane przez wyłącznik o mocy 15 amperów. Gdzie w obwodzie byłoby najlepiej zainstalować urządzenie zabezpieczające przed przeciążeniem w celu ochrony komputera przed samoczynnym zapłonem w przypadku wewnętrznej awarii?

Uwagi:

Ta lekcja jest bardzo ważna, aby uczniowie mogli się nauczyć: że urządzenia zabezpieczające nadprądowe montowane na panelu są przystosowane do ochrony okablowania, do którego zasilają, i niczego więcej. Oczywiście istnieją wyjątki od tej zasady w dużych przemysłowych systemach energetycznych.

Pytanie 6

Aby uzyskać większe wartości znamionowe prądu nadprądowego, niż może zapewnić pojedynczy bezpiecznik, inżynier decyduje się na równoległe podłączenie dwóch bezpieczników 100 A dla łącznej mocy 200 A:

Jednak po kilku latach działania system zaczyna przepalać bezpieczniki nawet wtedy, gdy amperomierz rejestruje mniej niż 200 amperów prądu obciążenia. Po zbadaniu okazało się, że jeden z uchwytów ochronnych rozwinęła się korozyjnie na końcówce, w której jeden z przewodów łączy się:

Wyjaśnij, w jaki sposób mała kumulacja korozji doprowadziła do tego stanu przepalania bezpieczników, gdy nie występowały warunki nadprądowe (prąd obciążenia mniejszy niż 200 amperów), a także dlaczego równoległe podłączanie bezpieczników nie jest dobrym pomysłem.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oto obliczenia elektryczne, które pomogą wyjaśnić problem z bezpiecznikiem. Oblicz prąd przez każdy rezystor w tym obwodzie:

Uwagi:

Poproś uczniów, aby wyjaśnili, co dzieje się z prądem w obwodzie, gdy rozgałęzia się z jednej ścieżki na dwie lub więcej równoległych ścieżek. Omów, w jaki sposób proporcjonalność obecnego "podziału" pomiędzy tymi ścieżkami zależy od względnych oporności tych dwóch ścieżek.

Nawet jeśli twoi uczniowie nie poznali jeszcze obecnych obwodów dzielących, to pytanie stanowi doskonałą okazję do poznania tej koncepcji.

Nawiasem mówiąc, obecnie niektórzy producenci urządzeń do dystrybucji energii w budynkach mieszkalnych wspólnie łączą równolegle wyłączniki typu "gang", aby zwiększyć moc nadprądową. Ta praktyka inżynierska jest wątpliwa z tego samego powodu, dla którego jest wątpliwa w przypadku bezpieczników w tym scenariuszu: jakakolwiek ilość korozji lub inna infiltracja oporu elektrycznego w jedną z równoległych "nóg" kompensuje podział prądu między równoległymi urządzeniami zabezpieczającymi nadprądowe, wymuszenie na jednym z nich nieproporcjonalnie dużej części całkowitego prądu (a zatem i wcześniejszego wyjazdu).

Pytanie 7

Dwa 150-amperowe wyłączniki są połączone równolegle, aby uzyskać całkowitą moc 300 amperów dla usługi silnika elektrycznego. System działa dobrze przez kilka lat, ale potem oba wyłączniki zaczynają fałszywie podróżować:

Elektryk mierzy prąd silnika za pomocą amperomierza zaciskowego i odkrywa, że ​​prąd silnika nie przekracza 228 amperów przy pełnym mechanicznym obciążeniu. Opisz, co może być nie tak, powodując wyłączenie się obu wyłączników.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Jeden z wyłączników prawdopodobnie rozwinął większy opór w swojej równoległej gałęzi niż druga (rezystancja styku, rezystancja w punktach połączeń przewodów itp.). Pozwolę ci wyjaśnić, dlaczego powoduje to fałszywe podróże.

Uwagi:

Jest to bardzo praktyczny problem, bezpośrednio związany z równoległymi rezystancjami. Niestety, widziałem nowe od producenta płytki z wyłącznikami, wyposażone w równoległe wyłączniki! Kiepski pomysł . . . pomysł baaaaad.

Warto zauważyć, że możliwą przyczyną potknięcia jest fałszywy problem z silnikiem. Być może wyłączniki dzielą prąd na jednakowo jednakowo, ale silnik od czasu do czasu pobiera ponad 300 amperów prądu! Tylko dlatego, że elektryk mierzy mniej niż 300 amperów przy pełnym obciążeniu, nie oznacza, że ​​silnik nigdy nie pobiera więcej niż 300 amperów. W końcu może być inny problem. Porozmawiaj o tym ze swoimi uczniami, pytając ich, jak rozpoznają taki problem po ustaleniu, że dwa wyłączniki automatyczne wykonują swoją pracę poprawnie.

Pytanie 8

Duży przemysłowy silnik elektryczny zasilany jest przez parę bezpieczników:

Pewnego dnia silnik nagle przestaje działać, mimo że przełącznik jest nadal w pozycji "włączony". Elektryk zostaje wezwany do rozwiązania problemu uszkodzonego silnika, a ta osoba decyduje się wykonać pewne pomiary napięcia, aby określić, czy jeden z bezpieczników "rozłączył się", zanim zrobi cokolwiek innego. Pomiary wykonane przez elektryka są takie (przy włączniku w pozycji "włączony"):

• Pomiędzy A i ziemią = 120 woltów prądu przemiennego
• Pomiędzy B i ziemią = 120 woltów prądu przemiennego
• Pomiędzy C a ziemią = 120 woltów prądu przemiennego
• Pomiędzy D a ziemią = 120 woltów prądu przemiennego

Na podstawie tych pomiarów elektryk decyduje, że oba bezpieczniki są nadal w dobrym stanie i że problem leży w innym miejscu obwodu. Czy zgadzasz się z tą oceną "# 8"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Tak długo, jak przełącznik jest nadal w pozycji "włączony", gdy te pomiary zostały wykonane, jeden z bezpieczników może nadal być przepalony!

Pytanie uzupełniające: jakie pomiary napięcia ostatecznie testowałyby stan obu bezpieczników?

Uwagi:

Widziałem, jak doświadczony elektryk popełnił ten błąd w pracy! Poproś uczniów, aby wyjaśnili, jak można zmierzyć pełne napięcie w punktach C i D, w odniesieniu do ziemi, nawet po przepaleniu jednego z bezpieczników.

Pytanie 9

Wyjaśnij znaczenie tej krzywej bezpieczników :

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci dowiedzieć się, co oznacza ten wykres!

Uwagi:

Zachowanie się bezpiecznika jest o wiele większe niż pojedyncza wartość prądu, jak ilustruje to wykres "krzywej bezpiecznika". Przedyskutuj ze studentami znaczenie takiej krzywej iw jakich warunkach bezpiecznik może wytrzymać prąd większy niż jego wartość znamionowa.

Pytanie 10

Wyłączniki magnetyczne wyłączają się w wyniku działania cewki elektromagnesu, przez którą przepływa cały prąd obciążenia. Gdy siła przyciągania pola magnetycznego jest wystarczająco mocna, mechanizm wyzwala otwarcie kontaktów rozłącznika, przerywając w ten sposób prąd obwodu.

Jaka byłaby krzywa czasowo-prądowa dla takiego wyłącznika automatycznego "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00332x01.png">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Wyłączniki magnetyczno-wyzwalające są bardzo powszechne w przemyśle, ale nie są odpowiednie do wszystkich zastosowań. Porozmawiaj o tym ze swoimi uczniami i spróbuj pomyśleć o aplikacjach, w których takie zabezpieczenie przed przekroczeniem zakresu nie byłoby odpowiednie.

Pytanie 11

Pokazano tutaj krzywą czasowo-prądową dla dwuelementowego bezpiecznika. Wyłączniki termiczno-magnetyczne wykazują podobne krzywe czasowo-prądowe:

Na podstawie tej krzywej, jak myślisz, jaki jest cel "dwuelementowego" bezpiecznika lub wyłącznika "termiczno-magnetycznego" to "# 11"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Takie zabezpieczenia nadprądowe łączą w sobie właściwości zabezpieczenia "nadprądowego" i "chwilowego prądu nadprądowego" w jednym urządzeniu, w celu ochrony przed różnego rodzaju uszkodzeniami wynikającymi z różnych rodzajów warunków nadprądowych.

Uwagi:

Oczywiście nie wszystkie warunki nadprądowe są takie same. Poproś uczniów, aby opisali usterki obwodów, które spowodowałyby niewielkie przetężenie w porównaniu do usterek, które spowodowałyby ekstremalne przetoki w obwodzie i omówiłyby niszczące konsekwencje każdego rodzaju stanu.

Pytanie 12

Oprócz posiadania znamionowego prądu pierwotnego, bezpieczniki i wyłączniki posiadają również wskaźnik prądu przerwania, zwykle znacznie przekraczający ich podstawowe parametry znamionowe. Na przykład, typowy 15-amperowy wyłącznik do 120-woltowego zastosowania w mieszkaniach może mieć wartość zakłócenia wynoszącą 10 000 amperów (10 kA)! W jakich warunkach taki tor mógłby wytrzymać tak dużo prądu i dlaczego ten współczynnik jest inny niż pierwotny prąd znamionowy wyłącznika wynoszący 15 amperów?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Warunki zwarciowe w systemach elektroenergetycznych mogą tworzyć "przejściowe" prądy o niezwykłej wielkości. Zabezpieczenia nadprądowe będą, oczywiście, "dmuchane" lub "potknięte" w takich warunkach, ale ich oceny zakłóceń nie mają nic wspólnego z prądem, z którego się otwierają. Przeciwnie, urządzenie o mocy przerwań wynoszącej 10 000 A jest certyfikowane, aby móc zatrzymać prąd zakłóceniowy o tej wielkości po otwarciu.

Uwagi:

Studenci będą oczywiście zastanawiać się, w jaki sposób przepalony bezpiecznik lub wyzwolony wyłącznik automatyczny nie mogą zatrzymać prądu zwarciowego, ponieważ po jego otwarciu nie występuje już ciągłość elektryczna między jego zaciskami. A może jest? Przedyskutuj z uczniami, w jaki sposób prąd elektryczny o ogromnej mocy mógłby nadal przewodzić przez przepalony bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny.

Pytanie 13

Znajdź jeden lub dwa prawdziwe bezpieczniki i zabierz je ze sobą na zajęcia do dyskusji. Zidentyfikuj jak najwięcej informacji na temat swoich bezpieczników przed dyskusją:

• Aktualna ocena
• Napięcie znamionowe
• Ocena przerwania
• Krzywa bezpieczników (charakterystyka otwarcia: szybkie działanie, spowolnienie itd.)
• Stan bezpiecznika (wydmuchany lub nie)
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Jeśli to możliwe, znajdź arkusz danych producenta dla twoich komponentów (lub przynajmniej arkusz danych dla podobnego komponentu), aby porozmawiać z kolegami z klasy.

Bądź przygotowany, aby udowodnić stan swojego bezpiecznika w klasie, korzystając z multimetru!

Uwagi:

Celem tego pytania jest doprowadzenie uczniów do kinestetycznej interakcji z tematem. To może wydawać się głupie, gdy uczniowie angażują się w ćwiczenia "pokaż i powiedz", ale odkryłem, że takie działania bardzo pomagają niektórym uczniom. Dla tych uczących się, którzy mają kinestetyczny charakter, bardzo pomocne jest dotknięcie prawdziwych elementów podczas uczenia się o ich funkcji. Oczywiście to pytanie stanowi także doskonałą okazję do ćwiczenia interpretacji oznaczeń elementów, korzystania z multimetru, kart z danymi dostępowymi itp.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →