Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей

Рассмотрено влияние значения тока калибровки автоматических выключателей на стабильность уставки тока перегрузки и разработан метод бестоковой калибровки, позволяющий повысить стабильность уставки тока перегрузки....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Терешин, В.Н., Богданова, Л.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2008
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143066
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей / В.Н. Терешин, Л.Е. Богданова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143066
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1430662018-10-24T01:23:16Z Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей Терешин, В.Н. Богданова, Л.Е. Електричні машини та апарати Рассмотрено влияние значения тока калибровки автоматических выключателей на стабильность уставки тока перегрузки и разработан метод бестоковой калибровки, позволяющий повысить стабильность уставки тока перегрузки. Розглянуто вплив значення струму калібрування автоматичних вимикачів на стабільність уставки струму перевантаження і розроблений метод, безструмового калібрування, що дозволяє підвищити стабільність уставки струму перевантаження. Influence of automatic switch calibration current values on overload current setting stability is investigated. A current-free calibration method that allows increasing stability of the overload current setting is developed. 2008 Article Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей / В.Н. Терешин, Л.Е. Богданова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143066 621.316.537 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Терешин, В.Н. Богданова, Л.Е. Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей Електротехніка і електромеханіка
description	Рассмотрено влияние значения тока калибровки автоматических выключателей на стабильность уставки тока перегрузки и разработан метод бестоковой калибровки, позволяющий повысить стабильность уставки тока перегрузки.
format	Article
author	Терешин, В.Н. Богданова, Л.Е.
author_facet	Терешин, В.Н. Богданова, Л.Е.
author_sort	Терешин, В.Н.
title	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
title_short	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
title_full	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
title_fullStr	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
title_full_unstemmed	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
title_sort	об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143066
citation_txt	Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей / В.Н. Терешин, Л.Е. Богданова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT terešinvn obodnomnapravleniipovyšeniâstabilʹnostiustavkitokaperegruzkiavtomatičeskihvyklûčatelej AT bogdanovale obodnomnapravleniipovyšeniâstabilʹnostiustavkitokaperegruzkiavtomatičeskihvyklûčatelej
first_indexed	2025-07-10T16:21:36Z
last_indexed	2025-07-10T16:21:36Z
_version_	1837277644429721600
fulltext	Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №4 53 УДК 621.316.537 ОБ ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ УСТАВКИ ТОКА ПЕРЕГРУЗКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Терешин В.Н., д.т.н., проф., Богданова Л.Е., Украинская государственная академия железнодорожного транспорта Украина, 61050, Харьков, пл. Фейербаха, 7, УкрГАЖТ, кафедра "Электротехника и электрические машины" Розглянуто вплив значення струму калібрування автоматичних вимикачів на стабільність уставки струму переван- таження і розроблений метод, безструмового калібрування, що дозволяє підвищити стабільність уставки струму перевантаження. Рассмотрено влияние значения тока калибровки автоматических выключателей на стабильность уставки тока перегрузки и разработан метод бестоковой калибровки, позволяющий повысить стабильность уставки тока пере- грузки. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ Одним из основных элементов, обеспечивающих эффективное функционирование оборудования явля- ются автоматические выключатели (в дальнейшем тексте АВ), которые выполняют функции управления, защиты и контроля потоком электрической энергии. К основным технико-экономическим показателям АВ относится зона разброса защитной характеристики в области токов перегрузки. Наличие зоны разброса защитной характеристики вызывает нестабильность их уставки на токах перегрузки, что может привести к ложному срабатыванию АВ либо к их несрабатыва- нию в аварийной ситуации [1]. И то и другое недопус- тимо. Ложное срабатывание ведет к технологическим потерям, а несрабатывание – к возникновению пожа- роопасной ситуации. Это наносит значительный ма- териальный ущерб. При производстве АВ на конвейере сборки за- щитная характеристика устанавливается с помощью калибровки. С целью снижения трудоемкости сборки АВ калибровка, как правило, производится на боль- ших токах перегрузки ( НКН 42 III ≤≤ , где КI - ток калибровки, а НI - номинальный ток АВ). Можно предположить, что такая методика калибровки сни- жает стабильность срабатывания АВ при малых токах перегрузки равных уставке ( Н45.125.1 I− ). ЗАДАЧИ ИСЛЕДОВАНИЯ Для проверки данной гипотезы были использо- ваны методы математической статистики. Так как АВ одного типа выпускаются десятками тысяч в год, то для исследования объем выборки определили мето- дом выборки из бесконечной совокупности. Известно, что если число измерений 20≥n , то выборка будет "репрезентативной" и результаты исследований прак- тически хорошо подчиняются нормальному распреде- лению, т.е. при 20≥n распределение Стьюдента )(nt переходит в нормальное распределение. Поэтому для количественного исследования вы- брали пять АВ типа А3716 с 40Н =I А, откалибро- ванных при НК 3II = на одно и то же время срабаты- вания 40 с. и выполнили по пять измерений времени срабатывания каждого АВ при токах перегрузки 1,35 НI (табл.1) и 1,45 НI (табл. 2). Затем эти же АВ откалибровали током НК 35.1 II = примерно на одно и тоже время срабатывания 1000с. и выполнили по пять измерений времени срабатывания каждого АВ при токе перегрузки 1,35 НI (табл. 3). По каждой таб- лице было получен 25=n результатов измерений времени срабатывания АВ. Для каждого неизвестного параметра τ при неизвестном σ с надежностью 99.0=P доверительный интервал для τ выбирается ( ) ( ) n SnPt n SnPt 1;1; −+τ<τ<−−τ , (1) где D n nS 1− = - эмпирический стандарт (D - дис- персия). Доверительный интервал для неизвестного па- раметра σ с надежностью 99.0=P выбираем bH zSzS ⋅<σ<⋅ . (2) Значения функции )1;( −nPt и значения коэф- фициентов bH zz , при надежности 99.0=P и значе- ниях степеней свободы 241=−= nk выбираем по таблицам [2] с помощью интерполяции. В результате получили: ;8334.2)24;99.0( =t ;7254.0=Hz 56.1=bz . В результате расчетов по (1) и (2) доверительный интервал для τ и σ составил соответственно для табл. 1, 2, 3: .c1136906 <τ< ; .c12960 <σ< ; .c597504 <τ< ; .c317148 <σ< ; .c1067975 <τ< ; .c12659 <σ< Расчеты показали, что уменьшение тока калиб- ровки в 2,2 раза с Н3I до Н35.1 I уменьшает довери- тельный интервал по времени срабатывания τ АВ и по стандартному отклонению σ в 2,5 раза. 54 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №4 Таблица 1 Время срабатывания АВ при Н35.1 II = со своими расцепителями Время срабатывания, с №№ АВ 1 2 3 4 5 Ср. арифм. cpτ , с Дис- персия D, 2c Станд. отклон. σ, с Коэф. вариации ϑ, % Раз- мах, с Эмпи- рический стандарт S, с 1 1083 1158 1260 1219 1221 1188,2 4789,7 69,21 5,82 177 2 797 887 725 782 710 780,2 4916,7 70,12 8,99 177 3 870 1048 1100 1018 1005 1008,2 7304,2 83,46 8,48 230 4 673 645 670 735 695 683,6 1139,8 33,76 4,94 90 5 1099 1025 1053 1105 1085 1073,4 1136,8 33,72 3,14 80 Общее 946,72 39694 199,23 21,04 615 203,3 Таблица 2 Время срабатывания АВ по табл. 1 при Н45.1 II = Таблица 3 Время срабатывания АВ3716 при Н35.1 II = , откалиброванных током калибровки НК 35.1 II = Такое же уменьшение доверительного интервала по τ и σ наблюдается при увеличении тока срабаты- вания с 1,35 до 1,45 НI . Поэтому можно предполо- жить, что если калибровку АВ производить током НК 25.1 II = , то доверительный интервал по τ и δ при уставке 1,35 НI уменьшится в 5 раз по сравнению с калибровкой АВ током НК 3II = . Однако производители АВ на такое никогда не пойдут, ибо это значительно увеличит трудоемкость и энергоемкость производства АВ. Компромисс может быть найден за счет бестоковой калибровки. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ Известен бестоковый способ калибровки АВ, за- ключающийся во вращении регулировочных элемен- тов до срабатывания АВ в обесточенном состоянии, а затем в их вращении в обратном направлении на угол α, соответствующий условию )](95.0)(05.1[5.0 1ГB0ГH II α+α=α , (3) где Н0 05.1 II = - ток несрабатывания АВ, Н1 25.1 II = или H35.1 I ток срабатывания (это уставка тока пере- грузки) (рис. 1) [3]. Нt - регламентируемое время срабатывания АВ при уставке тока перегрузки. Рис. 1 Причем для получения зависимостей )( 0Iα и )( 1Iα отбирают от 5 до 10 АВ одного типа с одинако- вым НI и измеряют не менее пяти раз их время сраба- №№ АВ Время срабатывания, с Ср. арифм. cpτ , с Дис- персия D, 2c Станд. отклон. σ, с Коэф. вариации ϑ, % Раз- мах, с Эмпи- риче- ский стан- дарт S, с 1 2 3 4 5 1 590 612 579 584 587 590,4 162,3 12,74 2,16 33 2 452 480 500 470 440 468,4 552,8 23,51 5,02 60 3 650 623 605 600 650 625,6 711,3 26,67 4,25 50 4 450 425 451 481 438 449 431,5 20,77 4,63 56 5 675 600 643 575 600 618,6 1592,3 39,9 6,45 100 Общее 550,4 6574,75 81,88 14,88 250 82,8 №№ АВ Время срабатывания, с Ср. арифм. cpτ , с Дис- персия D, 2c Станд. отклон. σ, с Коэф. вариации ϑ, % Раз- мах, с Эмпи- риче- ский стан- дарт S, с 1 2 3 4 5 1 993 990 987 921 1020 982,5 1343,7 36,66 3,13 99 2 1045 1005 1023 1031 994 1019,6 413,8 20,34 1,99 51 3 985 986 941 990 981 976,6 406,3 20,16 2,06 49 4 1110 1200 1150 1130 1220 1162 2170 46,58 4,0 110 5 958 967 960 965 970 964 24,5 4,95 0,51 12 Общее 1020,9 6269,8 79,18 7,76 299 80,8 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №4 55 тывания на каждом фиксированном положении регу- лировочных элементов и двух значениях тока 0I и 1I . Достоинством этого способа калибровки являет- ся то, что ток срабатывания 1I можно выбрать мень- ше уставки тока перегрузки, например Н1 15.1 II = . Недостатком такого способа является большая трудоемкость получения зависимостей )( 0Iα и )( 1Iα , так как число фиксированных положений ре- гулировочных элементов на каждом токе 0I и 1I не менее пяти и на каждом положении регулировочных элементов проводится по пять измерений времени срабатывания. Авторами был разработан метод бестоковой ка- либровки АВ, позволяющий избавиться от вышепере- численных недостатков [4]. Исследования показали, что зависимость време- ни срабатывания cτ АВ от положения α регулиро- вочных элементов, отсчитанного от 00 =α , хорошо аппроксимируется статистической экспонентой[5] α=τ bAеI )( ПС , (4) где )( ПС Iτ - среднее время срабатывания АВ при конкретном значении α регулировочного элемента; ПI – конкретный ток перегрузки; A и b – коэффици- енты, что рассчитываются для тока перегрузки ПI . Для определения коэффициентов A и b линеари- зуем выражение (4) α+=τ bAI ln)(ln ПC . (5) Зависимость (5) – это уравнение прямой в систе- ме координат },{ln ατ . А так как прямую можно про- вести через любые две точки, то зависимость (4) мож- но получить по двум значениям 1α и 2α при любых значениях тока перегрузки ПI . Коэффициенты A и b при этом определяются по формулам ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ α−α τα−τα = 21 1221 lnlnexpA , (6) 21 21 lnln α−α τ−τ =b , (7) где 1τ и 2τ - среднее время срабатывания АВ соот- ветственно при положениях регулировочных элемен- тов 1α и 2α . Зависимость (4) строится теперь только по двум положениям регулировочных элементов 1α и 2α , что позволит в 2,5 раза уменьшить время на проведение эксперимента. Сущность разработанного способа бестоковой калибровки АВ заключается в следующем [4]. Отбирают от пяти до десяти АВ одного типа с одинаковыми HI . Вращением регулировочных вин- тов каждый АВ доводят до срабатывания в обесто- ченном состоянии. Затем вращением регулировочных элементов в обратном направлении в обесточенном состоянии устанавливают у всех АВ угол 1α . Чаще всего 75.02701 =°=α оборота. После этого через каждый АВ пропускают ток несрабатывания H0 05.1 II = и измеряют время срабатывания каждого АВ. Затем АВ охлаждают до исходной температуры. После чего процесс измерения повторяется. Таких измерений времени срабатывания каждого АВ при 1α=α проводится пять. После чего через каждый АВ пропускается ток срабатывания H1 25.1 II = или H35.1 I . Можно и H1 15.1 II = и снова производят по пять измерений времени срабатывания каждого АВ при токе перегрузки 1I . Затем каждый АВ в обесточенном состоянии вращением регулировочных элементов доводят до срабатывания. После этого вращением регулировоч- ных элементов в обратном направлении в обесточен- ном состоянии устанавливают в каждом АВ угол 2α=α . Чаще всего 25.14502 =°=α оборота. После чего через каждый АВ пропускают поочередно ток несрабатывания 0I и ток срабатывания 1I и проводят по пять измерений времени срабатывания АВ по ме- тодике, изложенной выше для угла 1α=α . По данным эксперимента определяют коэффи- циенты A и b зависимости (4) для двух значений тока перегрузки 0I и 1I по формулам ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ α−α τα−τα = 21 012021 0 )(ln)(ln exp)( II IA , (8) 21 0201 0 )(ln)(ln )( α−α τ−τ = II Ib , (9) ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ α−α τα−τα = 21 112121 1 )(ln)(lnexp)( IIIA , (10) 21 1211 1 )(ln)(ln)( α−α τ−τ = IIIb , (11) где )( 01 Iτ и )( 02 Iτ - среднее время срабатывания АВ соответственно при положениях регулировочных элементов 1α и 2α и токе 0I ; )( 11 Iτ и )( 12 Iτ - среднее время срабатывания АВ соответственно при положениях регулировочных элементов 1α и 2α и токе 1I . Зависимость (4) времени срабатывания АВ от положения регулировочных элементов для токов пе- регрузки 0I и 1I примет вид ( )[ ]α=τ 000C exp)()( IbIAI (12) ( )[ ]α=τ 111C exp)()( IbIAI (13) Постоянная для экспонент (12) и (13) будет соот- ветственно )( 1)( 0 0 Ib IT =α и )( 1)( 1 1 Ib IT =α . Так как переходный процесс на 95% заканчива- ется через αT3 , а через αT6.4 – на 99%, то верхнее граничное положение регулировочных элементов по средней толерантной зависимости (12) и (13) времени срабатывания АВ от положения регулировочных эле- 56 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №4 ментов составляет соответственно при токах пере- грузки 0I и 1I )( 6.4)(6.4)( 0 00Г Ib ITI ==α α , (14) )( 6.4)(6.4)( 1 11Г Ib ITI ==α α . (15) Используя метод наименьших квадратов, опре- деляют разброс значений времени срабатывания АВ при двух положениях регулировочных элементов 1α и 2α и двух значениях тока перегрузки 0I и 1I по формулам 2552 )ln(ln )ln(ln)( )( )( 2 1 5 1 2 1 2 1 5 1 21 C 1 C 211 C 0 −⋅⋅ α−α α−ατ−τ −τ−τ = ∑∑ ∑ ∑∑ = = = = = −− −− τα j i j j j i jji ji IS ,(16) где i – порядковый номер АВ; j - порядковый номер положения регулировочных элементов jα ; jiCτ – время срабатывания i-того АВ при угле поворота jα ; ∑∑ = = − τ⋅⋅ =τ 2 1 5 1 C 1 1 552 1 j i ji ; (17) ∑ = α+α=α=α 2 1 21 )ln(ln 2 1ln 2 1ln j j . (18) По (16) определяют )( 1ISτα для тока 1I . Исхо- дя из условий проведения эксперимента, определение стандартной ошибки оценивания положения регули- ровочных элементов ταS не представляется возмож- ным, но возможно ее определение через ταS для то- ков 0I и 1I соответственно )()()( 000 ISIWIS ταατ = (19) )()()( 111 ISIWIS ταατ = , (20) где )( )(lnln)( 01 0Г1 0 I IIW τ α−α = (21) )( )(lnln)( 11 1Г1 1 I IIW τ α−α = . (22) После этого определяют необходимое положение регулировочных элементов )](95.0)(05.1[5.0 1ГB0ГH II α+α=α (23) )](2)(exp[ln)( 00Г0ГH ISII ατ+α=α (24) )](2)(exp[ln)( 11Г1ГB ISII ατ−α=α (25) Значения 1α и 2α для токов перегрузки 0I и 1I могут быть как одинаковыми, так и разными. Например, для АВ типа ВА22-27 с 16Н =I А для тока перегрузки Н0 05.1 II = и трех положениях регу- лировочных элементов °=α 2701 , °=α 3602 и °=α 4503 в соответствии с [3] экспериментально бы- ла получена зависимость ( ) ( )α=τ 009.0exp2.40I . (26) В соответствии с разработанным способом для двух положений регулировочных элементов °=α 2701 и °=α 4502 зависимость (26) имеет вид ( ) ( )α=τ 008915.0exp45.40I . (27) Для положения регулировочного элемента °=α 360 по зависимостям (26) и (27) соответственно получили ( ) 28.1070 =τ I с и ( ) 2.1100 =τ I с, а экспе- риментально получили ( ) 78.1180 =τ I с. Как видно из приведенного примера разработан- ный бестоковый способ калибровки дает хорошее согласование с экспериментом и при этом уменьша- ется трудоемкость его проведения. ВЫВОДЫ 1. Чем больше кратность тока калибровки, тем более нестабильно время срабатывания АВ при малых токах перегрузки, т.е. тем более нестабильна уставка тока перегрузки. 2. Для повышения стабильности уставки тока перегрузки калибровку АВ необходимо проводить током меньше уставки тока перегрузки. 3. С целью достижения компромисса между про- изводственниками и потребителями в отношении тру- доемкости, калибровку АВ необходимо проводить разработанным методом бестоковой калибровки и током калибровки НК 15.1 II = . 4. Разработанный метод бестоковой калибровки АВ позволит не только повысить стабильность устав- ки тока перегрузки, но и значительно снизит трудоем- кость и энергоемкость производства АВ. ЛИТЕРАТУРА [1] Методологические основы расчета термобиметалличе- ских механизмов электромеханических устройств защи- ты /В.Н. Терешин, Л.Е. Богданова// Електротехніка і електромеханіка, 2006, №6, С. 41-44. [2] Л.З Румшиский. Элементы теории вероятностей. – М.: Наука. 1976. [3] Патент РФ №2084038. Бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепите- лями /Терешин В.Н., Фесенко О.В., Чернов В.А. и др. МПК6 Н01Н 69/01. Бюл. №28, 1998. [4] Патент UA №76755. Безструмовий спосіб калібрування автоматичних вимикачів з тепловими розчіплювачами /Терьошин В.М., Кривенко Є.М., Богданова Л.Є. и др. МПК (2006) Н01Н 69/00 Н01Н 73/00. Бюл. №9, 2006. [5] Патент РФ №2120150. Бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепите- лями /Терешин В.Н., Фесенко О.В., Фролов Ю.А. и др. МНК6 Н01Н 69/01. Бюл. №28, 1998. Поступила 02.10.2007

Об одном направлении повышения стабильности уставки тока перегрузки автоматических выключателей

Репозитарії

Схожі ресурси