Введение 3
Глава 1. Общие сведения о дифференциальном автомате
1.1 Дифференциальный автомат и его характеристики 8
1.2 Автомат дифференциальный его сходства и различия с
УЗО 17
1.3 Автомат дифференциальный его сходства и различия с
ВА 23
Глава 2. Разработка лабораторного стенда
2.1 Что из себя представляет лабораторный стенд и его значение в
образовательном процессе 34
2.2 Разработка и наладка лабораторного стенда с использованием
Дифференциального автомата для сверки его характеристик и более близкого ознакомления 37
2.3 Лабораторная работа 44
Заключение 53
Список использованной литературы 57
Дифференциальный автомат. Прибор в своей сути способный защитить от наиболее часто встречающихся опасностей и неполадок исходящих от электрической сети. Этим и объясняется его широкое распространение среди специалистов и работников в сфере электробезопасности. По долгу службы с этим прибором имеют дело люди, непосредственно контактирующие с электрическим током и сетями электрического напряжения, то есть электрики, энергетики и электромонтеры. Но это совсем не означает, что человек до этого не имевший проблем, появляющихся в вопросах электрообеспечения никогда не столкнется в своей жизни с этим устройством. Нужда в прокладке электропроводки или установке распределительной коробки в хозяйстве всегда может сподвигнуть на более близкое знакомство с бытовыми электропроводящими элементами сети. Проблемы, возникающие у наших граждан, с организацией защиты собственного жилья, в плане электробезопасности, стоят более подробного рассмотрения, и поэтому следует остановиться на вопросе электробезопасности. Приборов служащих целям защиты человека и его периферии от поражений током, утечек создано достаточно, но прибор, рассмотрению которого посвящена данная работа, комбинирует в себе сразу несколько механизмов защищающих от наиболее часто встречающихся видов неполадок.
Актуальность работы. В современном мире, где технология производства ежедневно совершенствуется и видоизменяется, уже мало быть просто грамотным специалистом с определенным набором знаний и умений. Прежде всего, востребованы люди, способные творчески мыслить и быстро адаптироваться к постоянно меняющимся условиям научно-технического прогресса. Для их обучения требуется оборудование, изготовленное с учетом новейших научных достижений.
Это и послужило основным мотивом к началу нашей работы по проектированию и сборке лабораторного стенда в пределах нашего ВУЗа, наш
стенд, вполне возможно, пригодиться в качестве подручного материала и будет использоваться по своему прямому назначению - в образовательных целях. Научит наглядно различать такие приборы как Дифференциальный автомат, Устройство защитного отключения и Выключатель автоматический, обоснует принципиальную разницу в их применении, в работе и условиях эксплуатации.
Дифференциальный автомат или дифференциальный автоматический выключатель являет собой уникальное устройство, в котором одновременно сочетаются функции автоматического выключателя и защитные свойства УЗО(устройства защитного отключения). Внешне дифавтомат очень схож с УЗО, но первый является более функциональным устройством, совмещающим в себе функции УЗО и автоматического выключателя. Поэтому важность умения отличить одно от другого, буквально, может стоить жизни. Устройство защитного отключения срабатывает, если в сети, к которой оно подключено, появляется дифференциальный ток - ток утечки. При возникновении тока утечки пострадать в первую очередь может человек, если прикоснется к поврежденному оборудованию. Кроме того при появлении тока утечки в электропроводке изоляция будет греться, что может привести к возгоранию и пожару.
Поэтому УЗО устанавливают для защиты от поражения электрическим током, а также от повреждений электропроводки в виде утечек которые сопровождаются с пожаром. Дифференциальный автомат способен защитить вашу проводку и от коротких замыканий, и от перегрузок, а также от возникновения утечек, связанных с ранее описанными ситуациями
Подведём черту, основное отличие УЗО от дифавтомата заключается в том, что УЗО не защищает сеть от перегрузок и коротких замыканий.
Конструктивно диф автоматы состоят рабочей и защитной части.
Рабочая часть представляет собой автоматический выключатель, в котором имеется специальный механизм независимого расцепления и рейка сброса с помощью внешнего механического воздействия. В различных типах дифавтоматов устанавливаются четырехполюсные или двухполюсные автоматические выключатели.
Дифференциальный автомат, как и обычный автоматический выключатель, оборудован двумя расцепителями:
- электромагнитный расцепитель выключает линию электропитания в случае короткого замыкания;
- тепловой расцепитель срабатывает в случае возникновения перегрузки защищаемой группы.
Защитной частью устройства является модуль дифференциальной защиты. Он обнаруживает дифференциальный электрический ток на землю (ток утечки). Кроме этого, модуль преобразовывает электрический ток в механическое воздействие, с помощью которого через специальную рейку осуществляется сброс выключателя.
Для обеспечения питания модуля защиты от электрического тока он включается последовательно с автоматическим выключателем.
В модуле защиты от электрического тока имеются некоторые дополнительные устройства, среди которых дифференциальный трансформатор, обнаруживающий остаточный электрический ток, а также электронный усилитель с катушкой электромагнитного сброса.
Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки и автомат (если он исправен) должен отключиться.
В дифавтомате, как и в устройстве защитного отключения, в качестве датчика утечки тока применяется специальный трансформатор. Работа этого трансформатора основана на изменении дифференциального тока в проводниках, подающих электрическую энергию на электроустановку, на которой обеспечивается защита.
Ток утечки отсутствует, если нет повреждений изоляции электропроводки или к токоведущим частям установки никто не прикасается. В этом случае в нулевом и фазном проводе нагрузки будут протекать равные токи. Этими токами в магнитном сердечнике трансформатора тока наводятся встречно направленные равные магнитные потоки. В результате этого ток вторичной обмотки равен нулю и чувствительный элемент - магнитоэлектрическая защелка не срабатывает.
В случае возникновения утечки, к примеру, если человек случайно прикоснется к фазному проводнику или при нарушении изоляционных свойств диэлектрика, происходит нарушение баланса тока и магнитных потоков.
Во вторичной обмотке возникает электрический ток, который приводит в действие магнитоэлектрическую защелку. Сработавшая защелка воздействует на механизм, расцепляющий автомат и контактную систему.
Дифференциальный автомат может с успехом применяться в однофазных и трехфазных сетях переменного тока. Эти устройства способствуют значительному повышению уровня безопасности в процессе постоянной эксплуатации различных электроприборов.
Кроме этого, дифференциальные автоматические выключатели способствуют предотвращению пожаров, вызванных возгоранием изоляции токоведущих частей некоторых электрических приборов.
Таким образом перед нами стоит несколько задач решив которые можно будет сделать определенные выводы, которые и послужат основной нашей цели и разобраться в преимуществах и недостатках Дифференциального автомата.
Объектом исследования в моей работе является - сравнения параметров работы ДА с его номинальными значениями и значениями УЗО и ВА
Предмет исследования - АД как защитное устройство.
Цель дипломной работы: сборка лабораторного стенда с дифференциальным автоматом для его более подробного изучения и сверки полученных данных с номинальными результатами
Задачи:
- Ознакомиться с назначением, особенностями конструкции и работой автоматического выключателя дифференциального тока
- Собрать Лабораторный стенд для наглядного изучения принципов действия АД.
- Экспериментальным путем определить время отключения АД и на основе полученных результатов сделать выводы.
- Разобраться и определить - что целесообразнее применять АД или УЗО и ВА вместе в зависимости от условий
В ежегодном Послании Президента России Федеральному Собранию прозвучал призыв к техническим вузам страны готовить инженеров на основе реальной производственной базы, учитывая передовые исследования и разработки в своих областях. «Пора перестать гнаться за количеством и сосредоточиться на качестве подготовки кадров, организовать подготовку инженеров в сильных вузах, имеющих прочные связи с промышленностью», — задал вектор подготовки будущих специалистов президент.
Передовые ВУЗы должны иметь современные лаборатории, в которых представлено непосредственно современное оборудование, использующееся на производстве. Университет не должен уклоняться в сторону тотальной компьютеризации лабораторий, когда вместо реальных лабораторных установок используются компьютеры-симуляторы. Они не могут служить заменой реальной лаборатории. Т.к., получив диплом, молодой специалист будет иметь дело не с компьютерными симуляторами, а с реальным оборудованием. Особенностью таких стендов является использование их для технических ВУЗов, которые выражаются в своей неприхотливости, сравнительно малой стоимостью конкретных элементов стенда. Эти стенды содержат в себе компьютерную систему сбора информации, которая позволяет вводить измеряемые данные непосредственно в компьютер и выводить информацию в виде таблиц и графиков. Однако такие учебные стенды больше подходят для исследовательских целей. Таким образом, высокая стоимость вышеуказанного оборудования, функциональная избыточность и сложность в обслуживании для целей педагогического образования делают актуальной задачу разработки специализированного учебного оборудования по электротехнике.
Цели учебных лабораторий должны быть ясными и понятными, и выражается это в наличии у ВУЗа наглядных стендов с достаточным перечнем его учебных возможностей. Ненужно использовать полностью
автоматизированные установки. Если ВУЗ занимается образовательной деятельностью, а не просто проводит какие-то эксперименты, то количество автоматизированных стендов должно быть строго соблюдено. Для образовательного процесса важна наглядность результатов
экспериментирования, которая достигается за счёт применения различных реальных измерительных и регистрирующих приборов.
Также в ВУЗе должно быть достаточное количество лабораторного оснащения, чтобы можно было проводить фронтальное выполнение лабораторных работ параллельно с теоретическим курсом. Поскольку, если лабораторные работы ввиду ограниченности базы проводятся до того, как освоена теоретическая часть, они выполняются формально: преподаватель задаёт жёсткий алгоритм действий, лишая студента возможности принимать самостоятельные решения. Творческий уровень такого лабораторного практикума очень низок.
Для решения этой проблемы нужно ставить перед студентами исследовательские задачи, чтобы он мог сам разработать программу исследований, сам подобрал оборудование для этих экспериментов, собрал бы это оборудование и провёл определённые опыты, обработал эти опыты и сделал грамотные выводы.
Для образовательного процесса важна наглядность результатов экспериментирования. На стендах это достигается за счёт применения различных реальных, стрелочных, цифровых, виртуальных измерительных и регистрирующих приборов. Надёжность и безопасность должны быть обеспечены рациональным выбором уровня мощности силовых элементов и защитой от перегрузок, коротких замыканий и неумелого обращения.
Возможность проводить на лабораторных стендах реальные научные исследования существенно повышает у студентов мотивацию к обучению, стимулирует познавательный процесс.
Ни один учебник, ни одна компьютерная программа не в состоянии заменить работу в лаборатории. Именно лабораторные стенды дают учащимся возможность проверить теорию практикой, отточить свои профессиональные навыки и приобрести необходимое мастерство. Изготовленные по новейшим технологиям лабораторные стенды придают процессу обучения особый смысл и интерес, позволяют реально ощутить атмосферу научного эксперимента и поиска.
Важными достоинствами стенда являются легкость, компактность, транспортабельность.
Все элементы и устройства расположены на стенде свободно, доступно, разбиты по группам и логически связаны между собой. Приборные клеммы расположены таким образом, что обеспечивается быстрый и безопасный доступ. Собранная схема очень наглядна и легко читаема. Цветовая окраска элементов стенда хорошо и приятно воспринимается, и выбрана с учетом психофизиологических факторов. Цветовая гамма приборных клемм соответствует техническим требованиям: - цветами выделены фазы
переменного тока; - соответствующий цвет клемм подчеркивает характер нагрузки. Безопасность стенда обеспечивается:
- устойчивым диэлектрическим основанием на резиновых ножках;
- надежным креплением всех элементов;
- электрической защищенностью соединений и коммутационных элементов.
Стенд можно использовать практически на любой поверхности. Данная конструкция обладает ремонтопригодностью, т.к. обеспечен свободный доступ ко всем элементам стенда. При необходимости стенд может быть отремонтирован даже студентами под руководством преподавателя на занятиях по ремонту электроаппаратуры. Стенд технологичен в изготовлении. Все используемые материалы и элементы доступны, недефицитны и приемлемы по цене.
Вывод: Поставленные цели достигнуты, лабораторный стенд, собранный нами имеет довольно большую функциональность, позволяет решать несколько задач, путем использования различных защитных средств, что говорит о модульности лабораторного стенда и является хорошим дополнением к полученным результатам.
Таким образом исследуемый АД и в последствии разработанный стенд стали хорошим подспорьем в организации новых лабораторных работ, что позволит в будущем более детально изучать студентам новые дисциплины и осваивать новые виды устройств, а также правильно их применять в последующей работе.
I. Аскаров др. Лаб. практикум по электрические машины и трансформаторы. 2004 год. .
2.. Башарин, С.А. Федоров. В.В. Теоретические основы электротехники. Теоретических цепей и электромагнитного поля. 2004 год. 304 стр.
3. Бессонов. теоретические основы электротехники. Электрические цепи. 9- изд. 625 стр.
4. Борисов и др. Электротехника. Учебник студентов технических специальностей. Учебник. 2 - изд. 552 стр.
5. Буханкин.В.А, Петунин В.В., Основы безопасности эксплуатации электроустановок. 1989.
6. Бодров. редактор В.Г., Гаев и др. Электротехника и электроника. Книга 3. Электрические измерения и основы электроники. Учебник. 1998 год. 395 стр.
7. Данилов, .. электротехника с основами электроники / И.А. Данилов -М.: Высш .шк., ..59 2 с.
8 Евдокимов, Ф.Е. Теоретические основы электротехники: учеб. для средн. обр. / Ф.Е. Евдокимов - М.: Academia, 2004. - 560 c..
9. Евсюков. Электроника. Учебное пособие для физических специальностей пединститутов. 248 с ..
10. Калабанов А.С. Электротехника : учеб. для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. - стер. ; Гриф МО. - М. : Academia, 2005. -639с.
II. Каталог электротехнической продукции. - М.: Изд-во компании
«Интерэлектрокомплект», 2007. - 334 с.
12. Касаткин К. Каталог Электротехнический продукции. - М.: Изд-во компании «ФЛАВИР», 2009. - 3 ..DE
13. Касаткин К. Электротехника : учеб. пособие / Ю. К. Катаенко. - М. : Дашков и .. в н/Д : Академцентр, 2010. - 287 с.
14. Коваль А.С. Исследование и изучения конструкции автоматических выключателей.
15. Немцов М.В. Электротехника : учебное пособие для сред. учеб. заведений / М.В. Немцов, И.И. Светлакова. - Гриф МОСКВА н/Д : Феникс, 2004. - 572 с.
16. Правила устройства электроустановок. изд. - Новосибирск: Изд-во Сибирского гос. ун-та, 2007. - 853 с.
17. Савельев Электротехника и электроника : курс лекций / Г.В. Савилов. - М. : Дашкиев 2009. - 322 с.
18. Т.1 : Электромеханические аппараты / Е. Г. Акимов, .. ед. А. Г. Год2. желло, Ю. К. Розанов . - 2010 . - 352 с. - ISBN 978-5-2 .
19. Таев А.Е. Электрические аппараты управления. - М.: Высшая школа224 с.
20. Федорченко А. А. Электротехника с основами электроники : уч ..DEMO.. ащ. проф. училищ, лицеев и студ. колледжей / А. А. Федорченко, Ю. Г. С 2-е изд. - М. : Дашков и К°, 2010. - 415 с.
21. Цыфаркин В. И., Горбунов учебно-лабораторный стенд для исследования характеристик электрических моментов постоянного и переменного тока // Молодой ученый. — 2011. — №2. Т.2. — С. 1
22. .А. Электрические аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 620 с.
23. Ш П. Расчет и проектирование схем электроснабжения: Методическое пособие проектирования. - М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2005. - 214 с.
24. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов. / Под ред. Ю.К. Розанова. - М.: Эздат, 1998 - 745 с.
25. Электрические и электронные аппараты : учебник по направ1. лению
«Электротехника, электромеханика и электротехнологии / ; Ред. А. Г.
Годжелло, Ю. К. Розанов . - М. : АКАДЕМИЯ, 2010 . - (В . фессиональное образование) . - ISBN 978-5-7695-6254-9 .
26. Электрические и электронные аппараты : учебник для вузов по направлению «Электротехника и механика и электротехнологии» : в 2 т /; Ред. А. Г. Годжелло, Ю. К. Розанов АКАДЕМИЯ, 2010 . - (Высшее про-фессиональное образование) . - ISBN 5-6254-9