Проект "Изучение температурных режимов предохранителей в различных условиях"

В исследовательском индивидуальном проекте по физике на тему "Изучение температурных режимов предохранителей при различных условиях" учащийся 10 класса провел испытания предохранителей в различных условиях, подавая различную нагрузку, устанавливая предохранители различными способами.
Подробнее о работе:
В рамках научно-исследовательской работы по физике на тему «Изучение температурных режимов предохранителей при различных условиях» обучающийся 10 класса провел исследование расчётной мощности, тепловых режимов и температурных нагрузок в электрических схемах, включая различные условия эксплуатации и перегрузку.
В процессе экспериментально-исследовательской работы (проекта) по физике об изучении температурных режимов предохранителей при различных условиях учеником 10 класса отражены материалы о важном отношении к предохранителям и должном уходе, использовании правил, которые способны увеличить срок службы, исключить взрыв предохранителя и уменьшить расходы на них.
Оглавление
Введение
1. Короткое замыкание
1.1. Виды коротких замыканий
1.2. Причины возникновения коротких замыканий.
1.3. Последствия коротких замыканий.
2. Предохранители
2.1. Принцип работы и устройство.
2.2. Основные рабочие электрические характеристики.
3. Распределительный шкаф.
3.1. Назначение
3.2. Виды
3.3. Какой же распределительный шкаф лучше всего.
4. Практическая часть
Заключение
Введение
Тип проекта: исследовательский, творческий.
Противоречие: заключается в балансе между безопасностью и производительностью (предохранители предназначены для защиты электрических систем от перегрузок и коротких замыканий, они должны быть способны работать при различных температурных условиях. Однако существует противоречие между тем, что более высокая температура обычно увеличивает риск возгорания и перегрева, а более низкая температура может влиять на эффективность и чувствительность предохранителя).
Проблема: Как избежать преждевременного выхода предохранителей из строя при перегреве?
Цель: выяснить как влияет тип монтажа и место монтажа на температуру предохранителей при разной нагрузке.
Задачи:
- изучение существующих стандартов, норм и технической документации, касающейся предохранителей и температурных режимов;
- отобрать несколько предохранителей от производителей разных компаний, а затем записать данные о них;
- сделать стенд для проведения исследований;
- определение методов и инструментов для измерения температурных режимов предохранителей при различных условиях;
- исследование расчётной мощности, тепловых режимов и температурных нагрузок в электрических схемах, включая различные условия эксплуатации и перегрузку;
- проведение испытаний предохранителей в различных условиях: закрытом невентилируемом пространстве и открытом вентилируемом пространстве, подавая различную нагрузку и устанавливая предохранители различными способами;
- оценка данных и анализ результатов испытаний, чтобы определить, как предохранители реагируют на различные условия установки;
- на основе результатов проведённых испытаний сделать выводы относительно работы предохранителей при различных типах установки, а затем дать рекомендации по подбору предохранителей для покупки;
- занести рекомендации в брошюру
Актуальность: Возможно ли представить жизнь современного человека без электричества? XXI век назван веком технологий и информации. Мы живём в уютных квартирах различными электрическими приборами, которые облегчают жизнь, ежедневно пользуемся новыми технологиями, ездим на электрических поездах. Роботы доставляют продукты, а электромобили все чаще появляются на улицах. Невозможно представить жизнь современного человека без этого.
У каждого прибора есть свои характеристики и нельзя допускать, чтобы приборы быстро выходили из строя. Многие устройства экономически не выгодно собирать заново и этот процесс кажется сложным и ресурсозатратным. Если же говорить о масштабных проектах, таких как заводы, то выход из строя хотя бы одного механизма может привести к выводу из эксплуатации всего предприятия. Для этого в сложных устройствах используют предохранители.
Можно сделать вывод о том, что ежегодно происходит увеличение потребления энергии и вопрос энергетического обеспечения безопасности приобретает первостепенную важность. Следовательно, стоит разобраться в частом сбое работы всей системы из-за перегрева, на что и нацелен мой проект.
Аналоговый анализ
- Исследование температурных характеристик электронных компонентов: аналогично исследуя влияние температуры на эффективность работы предохранителей, можно обратить внимание на методы и технологии, используемые при проектировании электроники для обеспечения надёжной работы при различных температурных режимах.
- Анализ работы терморегуляторов и систем охлаждения: изучение технических решений, применяемых для контроля и снижения температуры в электронных устройствах, может помочь определить оптимальные способы регулирования температуры предохранителей и обеспечения их стабильной работы.
- Сравнение стандартов и нормативов по безопасности электрических систем: аналогично сравнивая требования к температурным режимам предохранителей в различных нормативных документах, можно выявить лучшие практики и инновационные подходы к решению проблемы баланса между безопасностью и производительностью.
- Анализ эффективности различных использованных материалов: изучение материалов, из которых изготавливаются предохранители, может помочь определить, какие из них обладают наилучшими термическими свойствами и способностью выдерживать высокие температуры без потери функциональности.
Аналоговый анализ позволит получить ценные знания и опыт из смежных областей, что поможет разработать более эффективные методы и технологии для решения проблемы преждевременного выхода предохранителей из строя при перегреве.
1. Короткое замыкание
Электрическое соединение двух точек цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.
Электрический потенциал – физическая величина, равная отношению работы по перемещению заряда из одной точки в другую, к величине этого заряда.
Основная причина пожаров, связанных с нарушением правил устройства и эксплуатации электрооборудования – это короткое замыкание.
Опасность короткого замыкания заключается в увеличении силы тока на сотни тысяч ампер, из-за чего происходит выделение большого количества тепла в проводниках за очень короткий промежуток времени, что в свою очередь, приводит к резкому повышению температуры и воспламенению изоляции.
1.1. Виды коротких замыканий
В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий:
- однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод);
- двухфазное (замыкание двух фаз между собой);
- двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю);
- трёхфазное (три фазы между собой)
В электрических машинах возможны короткие замыкания: - межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;
- замыкание обмотки на металлический корпус.
1.2. Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования. Нарушения изоляции вызываются:
- Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями)
- Прямыми ударами молнии
- Старением изоляции
- Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов
- Неудовлетворительным уходом за оборудованием.
1.3. Последствия коротких замыканий
В результате возникновения короткого замыкания токоведущие части сильно перегреваются, что может привести к нарушению изоляции, а также возникновению больших механических усилий, способствующих разрушению частей электроустановок.
При этом нарушается нормальное электроснабжение потребителей в неповреждённых участках сети, так как аварийный режим короткого замыкания в одной линии приводит к общему снижению напряжения. В месте короткого замыкания спряжение становится равным нулю, а во всех точках до места короткого замыкания напряжение резко снижается, и нормальное питание неповреждённых линий становится невозможным.
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. Степень снижения напряжения зависит от работы устройств автоматического регулирования напряжения и удалённости от места повреждения.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
При большой удалённости короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки.
Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элеи проводников выше допустимого.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Электрический предохранитель – защитное устройство, которое размыкает электрическую цепь при превышении номинального тока в цепи.
Номинальный ток – ток, на который рассчитан предохранитель.
2. Предохранители
Предохранитель — электрический прибор, предназначенный для защиты электрической цепи посредством ее размыкания, если ток протекающий в ней превышает номинальный. Предохранители подразделяются на плавкие, электронные, электромеханические и самовосстанавливающиеся.
2.1. Принцип работы и устройство
Рассмотрим устройство и принцип работы плавкого предохранителя, так как он является самым востребованным. Причины его популярности – безопасность, надёжность, простота использования и низкая цена.
Изделие состоит из двух основных элементов: плавкой вставки и основания для её крепления с зажимом для подключения к электрической цепи. Назначение вставки – размыкание электрической цепи при перегрузках. Обычно она выполняется в виде корпуса, внутри которого находится плавкий элемент – проводник тока с заданным сечением. Детали, предназначенные для больших мощностей, дополняются наполнителем для гашения электрической дуги. Также вставка оснащается держателем, который соединяется с основанием предохранителя.
В нормальных условиях (когда нет перегрузок и коротких замыканий) предохранитель, включенный в электрическую цепь, в рабочем режиме пропускает ток, протекающий по ней. Он нагревается, но выделяемое тепло рассеивается, не деформируя элемент.
Когда значения тока начинают превосходить заданные параметры, плавкий элемент нагревается и плавится или полностью испаряется (при сильном увеличении температуры). Происходит разрыв цепи и ток с некондиционными значениями перестаёт поступать к электрическому оборудованию, защищая его от поломки и препятствуя возгоранию проводки.
Материал плавкого элемента подбирается с учётом силы тока, которую он должен воспринимать нормально, и силы тока, при которой должен происходить разрыв цепи.
В простых предохранителях части расплавленного провода отделяются друг от друга под действием силы тяжести. Но при использовании устройств для мощных энергоустановок применяется пружина или грузик. Утяжелители способствуют быстрому отделению частей провода друг от друга, что исключает образование электрической дуги (которая, имея высокую температуру, может привести к ожогу).
После разрушения плавкой вставки восстановление работы электрической цепи (с подачей по ней электрического тока) возможно только после установки нового предохранителя.
2.2. Основные рабочие электрические характеристики
Время-токовая (ампер-секундная) характеристика
Этот параметр является самым важным при выборе предохранителя. Он отражает время срабатывания вставки при перегрузке или коротком замыкании. Математически это отношение времени плавления вставки к силе протекающего через неё тока. Показатель демонстрирует, что скорость срабатывания зависит от силы тока, которая воздействует на элемент. То есть, чем выше нагрузка, тем быстрее расплавится вставка.
Рейтинг тока
Это сила тока, при которой предохранитель может пропускать определённый ток без разрушения в течение заданного времени. Например, некоторые модели вставок при рейтинговом токе могут работать в течение 4 часов. То есть, через них будет проходить ток, имеющий значения выше рабочих показателей, но недостаточный для быстрого расплавления. Это произойдёт только через 4 часа. В течение этого времени элемент будет постепенно плавиться, при этом пропуская ток.
Температурная зависимость тока срабатывания
Предохранитель размыкает цепь, когда вставка нагревается до температуры плавления. Поэтому, чем выше температура воздуха, тем меньше нужно энергии, чтобы расплавить вставку. То есть, чем теплее вокруг, тем меньше нужно силы тока для срабатывания предохранителя.
Здесь важно не путать температуру воздуха в помещении с температурой среды, которая окружает элемент (обычно она выше, но подразумевается именно эта характеристика).
I2t (интеграл Джоуля)
Времятоковая характеристика имеет важный минус: она предназначена для переменных токов с предсказуемой формой (например, синусоидальной). Но предохранители используются и в цепях с импульсными токами, где форма может быть разной.
Для определения энергии, которая выделяется плавким элементом в подобной цепи, применяется интеграл Джоуля I2t, то есть интеграл квадрата тока за определённый промежуток времени, который выражается в амперах в квадрате в секунду (А2×с).
Отключающая способность
Это значение тока, которое предохранитель может отключить при заданном напряжении и определённых условиях применения. При более высоком токе, для которого вставка не предназначена, элемент может просто взорваться (то есть, разрушение будет слишком быстрым). Отключающая способность указывается для всех предохранителей.
Рейтинг напряжения
При срабатывании плавкого элемента электроцепь размыкается физически. Но при сильном увеличении напряжения возможен пробой (когда подача тока восстанавливается, но по воздуху, по корпусу или другим методом). Рейтинг напряжения отражает нагрузку, при которой это может произойти. При выборе предохранителя учитывается, какое предельное напряжение может быть в конкретной энергосети.
3. Распределительный шкаф
Специальная система, используемая для получения электроэнергии, которая затем передаётся по всем необходимым установкам. В общем смысле, распределительный шкаф снабжает производство или его часть. По виду он представляет специальный шкаф с окошком, внутри которого находится оборудование, причём максимальное напряжение внутри него может достигать 380 В, а ток 400 А.
3.1. Назначение
Распределительный шкаф может изготавливаться из пластика или металла. В его задачу входит скрывать коммутирующую аппаратуру и другие элементы сети от человека. Подвод всех кабелей осуществляется через специальные отверстия.
В зависимости от проекта на производстве может использоваться несколько вариаций таких шкафов. Подобное решение улучшает качество защиты от массовых отключений электроэнергии, непредвиденных перегрузок сети в момент возникновения аварийной ситуации.
Основными функциями распределительного шкафа являются:
- Защита от КЗ
- Защита от перегрузок
- Защита человека от поражения электрическим током
- Защита от возгораний
Внутри шкафа имеются рейки, благодаря которым его монтаж и установка специального оборудования не занимают много времени. Стенки шкафа при этом демонтировать не нужно. Также в шкафу есть специальные короба, за счет которых прокладка проводов удобна и работа шкафа безопасна.
3.2. Виды
По функциональным особенностям
- Распределительные шкафы предназначены для подсчёта потребляемой электроэнергии.
- Вводные шкафы похожи на распределительные. Устанавливаются в разных условиях: от жилых домов до больших цехов.
- Аварийные шкафы устанавливаются на производствах для мгновенной подачи электроэнергии в случае отключения или повреждения основного источника сети.
По степени защиты
- В шкафах уличного исполнения повышенная влагоустойчивость, герметичность. Это позволяет использовать их при суровых погодных условиях. Большое влияние на итоговый вид шкафа оказывает место установки.
По типу исполнения
- Настенный шкаф подразумевает жёсткое крепление к стене. Это делается при помощи монтажных скоб и отверстий в нем. Такой тип шкафов отлично подходит для уличного и промышленного монтажа. Кроме того, он получается массивным, что позволяет вместить туда большое количество потоков электроэнергии.
- Напольные шкафы в основном используются для дополнения газовых или дизельных электростанций. Так как технология труда сложна, а напряжение очень высоко, целесообразнее крепить шкаф к полу. Таким образом, достигаются необходимые меры безопасности по защите человека от поражения током. Если для работы объекта необходимо большое количество оборудования, то предпочтение отдают напольным шкафам сварной конструкции.
- Встраиваемые конструкции требуют большого количества денежных и временных ресурсов. Монтировать такие шкафы лучше внутри помещений, использовать же их можно в агрессивной среде.
3.3. Какой же распределительный шкаф лучше всего
Главные критерии подбора:
- электротехнические характеристики
- тип корпуса
- тип установки
- конструктивные особенности
- климатический фактор
- степень защищенности корпуса
Разбор проблемы:
Распределительный шкаф это очень маленькое невентилируемое пространство, в котором помимо предохранителей стоят различные считыватели, трансформаторы, датчики отключения, которые в свою очередь греют все это пространство во время работы. Производители предохранителей не учитывают это и тестируют/проводят исследования в лабораторных условиях(25℃ температура помещения, вентилируемое пространство, исследования проводятся только над этим предохранителем без дополнительных устройств) соответственно от иных источников он не получает тепло и может использоваться при номинальном токе.
На реальном производстве он будет быстро выходить из строя. Опытным путём нам нужно выяснить, какие дополнительные данные должны указывать производители. Дать соответствующие рекомендации на основе исследований. Буклет, в который будут занесены рекомендации по подбору предохранителей и соответствующему их использованию – будет являться продуктом проекта.
4. Практическая часть
Поставленные задачи входе проведения исследований:
- Определить зависимость степени перегрева от количества рядом стоящих предохранителей.
- Определить зависимость степени перегрева предохранителя от типа держателя.
- Определить зависимость степени перегрева предохранителя от места установки держателя предохранителя: открытое вентилируемое пространство, замкнутое невентилируемое пространство.
- Определить зависимость степени перегрева от номинального тока при сохранении типоразмера предохранителя.
- Сделать выводы на основе полученных данных.
Исходное оборудование:
- Монтажная панель открытого типа – 1шт
- Электрический шкаф закрытого типа IP40 – 1шт
- Предохранитель быстродействующий NH000 10A 690V aR – 3шт
- Держатель предохранителя FuseHolder NH00 1P 160A IP00 – 3шт
- Нагрузка (Модель: EFH/S-1120, Электротепловентилятор бытовой)
- Рабочие инструменты для зачистки и изоляции проводов
- Рабочая форма
- Инструменты для монтажа электрооборудования
Измерительное оборудование:
- Беспроводной датчик температуры ATE200 – 3шт
- Блок контроля температуры ARTM-P3-100 – 1шт
- Ноутбук с ПО управления ARTM
- Мультиметр fluke
- ADL100-ET измеритель энергии постоянного тока
Описание цикла подготовки исследования:
- произвести монтаж держателей предохранителей в испытуемое пространство
- произвести монтаж предохранителей в держатели для предохранителей
- произвести монтаж датчиков температуры на предохранители
- произвести подключение контактов держателей предохранителя к нагрузке
- произвести настройку датчиков в ПО управления для ARTM
- проверить цепь на отсутствие короткого замыкания с помощью мультиметра fluke
Техника безопасности
- При работе с электричеством всегда избегайте воды. Никогда не прикасайтесь и не пытайтесь ремонтировать электрооборудование или электрические цепи мокрыми руками. Это повышает риск поражения электрическим током.
- Никогда не используйте оборудование с изношенными шнурами, повреждённой изоляцией или сломанными штекерами.
- Если Вы работаете с какой-либо розеткой, всегда отключайте электропитание.
- Всегда используйте изолированные инструменты во время работы.
- При работе с электрооборудованием или электрическими цепями всегда используйте соответствующие изолированные резиновые перчатки и защитные очки.
- Никогда не пытайтесь ремонтировать оборудование, находящееся под напряжением. Всегда сначала убедитесь, что оно обесточено с помощью тестера.
Во всех испытаниях используетсяADL100-ET (измеритель энергии постоянного тока) для проверки состояния электроцепи.
Испытание №1:
Измерение значения температуры предохранителя 1шт в закрытом невентилируемом пространстве.
Смонтировать 1 предохранитель в шкаф IP40. Подключить однофазную нагрузку.
Установить датчик температуры на каждый предохранитель.
Таблица №1. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 180 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° |
Ток 50% Iном | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° |
Ток 90% Iном | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° | 23.9 C° |
Испытание №2:
Измерение значения температуры предохранителя 2шт в закрытом невентилируемом пространстве.
Смонтировать 2 предохранителя в шкаф IP40. Подключить однофазную нагрузку на каждый предохранитель.
Установить датчик температуры на каждый предохранитель.
Таблица №2. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 600 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° |
Ток 50% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° |
Ток 90% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 26.1C° |
Предохранитель №2 | |||||
Ток 10% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° |
Ток 50% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.9C° |
Ток 90% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 26.0C° |
Испытание №3:
Измерение значения температуры предохранителя 3шт в закрытом невентилируемом пространстве.
Смонтировать 3 предохранителя в шкаф IP40. Подключить однофазную нагрузку на каждый предохранитель.
Установить датчик температуры на каждый предохранитель
Таблица №3. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 600 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 23.9C° | 23.9C° | 23.9C° | 23.9C° | 25.2C° |
Ток 50% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° |
Ток 90% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° | 24.8C° | 25.1C° |
Предохранитель №2 | |||||
Ток 10% Iном | 23.9C° | 23.9C° | 23.9C° | 25.2C° | 25.2C° |
Ток 50% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° |
Ток 90% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° | 24.8C° | 25.5C° |
Предохранитель №3 | |||||
Ток 10% Iном | 23.9C° | 23.9C° | 23.9C° | 23.9C° | 24.5C° |
Ток 50% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.3C° | 24.9C° |
Ток 90% Iном | 24.3C° | 24.3C° | 24.8C° | 24.8C° | 25.1C° |
Испытание №4:
Измерение значения температуры предохранителя 1шт в открытом вентилируемом пространстве.
Смонтировать 1 предохранитель на панель открытого типа. Подключить однофазную нагрузку.
Установить датчик температуры на предохранитель.
Таблица №4. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 600 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 90% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.2C° |
Испытание №5:
Измерение значения температуры предохранителя 2шт в открытом вентилируемом пространстве.
Смонтировать 2 предохранителя на панель открытого типа. Подключить однофазную нагрузку на каждый предохранитель.
Установить датчик температуры на каждый предохранитель
Таблица №5. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 600 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.2C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.7C° |
Ток 90% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 24.0C° |
Предохранитель №2 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.2C° |
Ток 90% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.8C° |
Испытание №6:
Измерение значения температуры предохранителя 3шт в закрытом невентилируемом пространстве.
Смонтировать 3 предохранителя на панель открытого типа. Подключить однофазную нагрузку на каждый предохранитель.
Установить датчик температуры на каждый предохранитель
Таблица №6. Результаты измерения
Температура предохранителя без нагрузки ХХ | Температура предохранителя 0 сек | Температура предохранителя 60 сек | Температура предохранителя 120 сек | Температура предохранителя 600 сек | |
---|---|---|---|---|---|
Предохранитель №1 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 24.2C° |
Ток 90% Iном | 23.2C° | 23.2C° | 23.3C° | 23.3C° | 25.0C° |
Предохранитель №2 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 24.4C° |
Ток 90% Iном | 23.0C° | 23.2C° | 23.3C° | 23.1C° | 25.1C° |
Предохранитель №3 | |||||
Ток 10% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° |
Ток 50% Iном | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 23.0C° | 24.0C° |
Ток 90% Iном | 23.2C° | 23.2C° | 23.3C° | 23.3C° | 24.8C° |
Продукт проекта
Свод рекомендаций, который представлен в виде брошюры (оформлена в PowerPoint) для монтажников и инженеров по использованию и установке предохранителей для дальнейшей работы без перегревов и проблем связанных с монтажом, номинальным током, типом установки, места функционирования.
1 слайд - ознакомление
1. Выбор предохранителя: При выборе предохранителя необходимо учитывать номинальное напряжение и ток, для которого он предназначен. Также важно учитывать тип и характеристики нагрузки, для которой будет использоваться предохранитель.
2. Установка предохранителя: Предохранители должны быть установлены в соответствии с инструкциями производителя и электрическими кодами и нормами. Они должны быть установлены на защиту целевого оборудования от перегрузок и коротких замыканий.
2 слайд - требования к «месту» установки
Вентилируемое пространство, в котором испытываются предохранители их производителями не даёт должной дополнительной температуры, как было показано в испытаниях 4-6, соответственно, монтажники при сборке распределительных шкафов не учитывают это и предохранители быстрее выходят из эксплуатации.
3 слайд - установка самих предохранителей
На производстве сталкиваются с проблемой с перегревом предохранителей, которые стоят между другими предохранителями, они получают температуру от двух соседних и также изнашиваются, порой даже взрываются.
4 слайд - номинальный ток
Производители предохранителей, также проводя испытания в лабораторных условиях выводят номинальный ток, который в условиях производства является непригодным. Часто предохранители не выдерживают нагрузки при номинальном токе из-за места установки и дополнительных условий, которые дают температуру. Также рекомендуется использовать 80% от номинального тока, но на заводах это число ещё меньше.
5 слайд - устройство предохранителей
6 слайд - обслуживание и нагрузка
7 слайд - монтаж и безопасность
В ходе проведения испытаний, я, был в инженерной экипировке. Во время монтажа предохранителей, я использовал специальные инструменты для обжимки проводов, на мне были специальные перчатки для безопасности. Во время монтажа, нагрузка была выключена и вся цепь разомкнута. Не было открытых частей тела, чтобы случайно не повредить кожный покров, а также руки были насухо вытерты. Перед проведением испытаний, мне проверили инструктаж для дальнейшей безопасной работы.
8 слайд - заключение
По данным, которые получились в ходе испытаний исследовательской работы по физике на тему "Изучение температурных режимов предохранителей при различных условиях", можно выдвинуть следующие рекомендации:
- Нужно устанавливать предохранители в вентилируемом помещении, с расстоянием от стенок до компонентов 10 см
- Нужно устанавливать предохранители не в плотную друг к другу(5 см)
- Учитывать номинальный ток и реальную нагрузку
- Учитывать тип предохранителя
- Учитывать тип крепления предохранителя
- Учитывать источники тепла, от которых идёт дополнительная температура.
Заключение
Проведение экспериментально-исследовательской работы в рамках индивидуального проекта по физике на тему "Изучение температурных режимов предохранителей при различных условиях" и заключение показали, что важно относится к предохранителям с должным уходом, производители и сами инженеры, которые используют предохранители на заводах или производстве считают, что можно опускать глаза на это и пользоваться банальным сводом правил, который увеличит срок службы, предотвратит взрыв предохранителя и сократит расходы на эти компоненты защиты.
Приложение к проекту
Испытание №1
Испытание №2
Испытание №3
Испытание №6
нагрузка - (Модель: EFH/S-1120, электротепловентилятор бытовой)
ADL100-ET измеритель энергии постоянного тока
Блок контроля температуры ARTM-P3-100
Беспроводной датчик температуры ATE200
Список литературы
- Причины возникновения и последствия коротких замыканий
- Виды и устройство предохранителей
- Предохранители: что это, назначение, виды
- Шкафы распределительные
- Основные правила и меры электробезопасности
- ГОСТ 17242-86 Общие технические условия
- ГОСТ 2933-83 Методы испытаний
- Маркировка и критерии выбора низковольтных предохранителей