Overstrømbeskyttelse

Anonim

Overstrømbeskyttelse

Grunnleggende elektrisitet


Spørsmål 1

Hvilke farer kan oppstå av en krets med overdreven strøm som går gjennom ledere (overdreven som definert av lederens ampacity) "# 1"> Avslør svar Skjul svar

Overbelastede ledninger blir varme - kanskje nok til å starte en brann.

En kortere komponent kan forårsake overdreven strøm i en krets, men en åpen feil vil resultere i mindre (eller ingen) strøm.

Merknader:

Selv om en overbelastet ledning ikke blir varm nok til å antennes nærliggende brennbart materiale, er det andre negative effekter av overbelastning av ledere. Utfordre elevene til å tenke på noen andre negative konsekvenser som kan oppstå som følge av overbelastning av leder.

Et av målene med dette spørsmålet er at studentene skal kunne skille mellom åpne og korte komponentfeil.

Spørsmål 2

Forklar konstruksjonen og hensikten med en elektrisk sikring .

Avslør svar Skjul svar

En sikring er et tynt metallstykke som er utformet for å smelte i to stykker i en overstrømstilstand.

Merknader:

Sikringer kommer i mange forskjellige stiler og størrelser. Det ville være fint å ha en rekke sikringer tilgjengelig for elevene dine å se og holde under diskusjonstiden.

Spørsmål 3

Hva er forskjellen mellom en sikring og en bryter ?

Avslør svar Skjul svar

En sikring er for engangsbruk, mens en bryter kan settes på nytt og brukes flere ganger.

Merknader:

Det var en tid da overstrømbeskyttelse for husholdnings kretser var primært tilveiebragt av sikringer. I moderne tid er sikringene imidlertid foreldet for kabelføring av husholdninger - strømbrytere har fullstendig tatt plass. Diskuter de relative fordelene og ulempene ved disse to overstrømsbeskyttelsesteknologiene.

Spørsmål 4

Vis riktig plassering av sikringen i denne kretsen, hvor en elektrisk motor vil bli drevet av verktøyet (120 volt AC) strøm:

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Du kan omdirigere dette spørsmålet til en mer generelt: bør sikringene kobles i serie med lasten, eller parallelt med belastningen "panelpanel-panelets standardpanel"

Spørsmål 5

Er sikringer og sikringsbrytere plassert på et strømfordelingspanel som er klassifisert for å beskytte ledningen fra overstrøm, eller for å beskytte lastenheter fra overstrøm? Forklar svaret ditt.

Avslør svar Skjul svar

Generelt sett er fordelingspanel overstrømsbeskyttelsesanordninger vurdert på en slik måte at ledningene, ikke lastenheter, beskyttes.

Oppfølgingsspørsmål: Anta at en datamaskin med en 300 watt strømforsyning er koblet til en beholder som betjenes av en bryter som er vurdert til 15 ampere. Hvor i kretsen vil det være best å installere en overstrømbeskyttelsesenhet for å beskytte datamaskinen mot å brenne seg selv i tilfelle en intern feil?

Merknader:

Denne leksjonen er svært viktig for elevene å lære: at panelmonterte overstrømbeskyttelsesanordninger er klassifisert for å beskytte ledningene de leverer strøm til, og ingenting annet. Selvfølgelig er det unntak fra denne regelen i store industrielle kraft systemer.

Spørsmål 6

I en innsats for å oppnå større overstrømsklassifiseringer enn en enkelt sikring kan gi, bestemmer en ingeniør å føre to 100 amp sikringer parallelt, for en kombinert vurdering på 200 ampere:

Men etter noen år med drift begynner systemet å blåse sikringer selv når ammeteret registrerer mindre enn 200 ampere lastestrøm. Ved etterforskning er det funnet at en av sikringsholdere hadde utviklet korrosjon på en terminalslange hvor en av ledningen forbinder:

Forklar hvordan en liten opphopning av korrosjon førte til denne tilstanden av sikringer som blåste når det ikke var overstrømstilstand (laststrøm mindre enn 200 ampere), og også hvorfor å koble sikringer parallelt som dette, er generelt ikke en god ide.

Avslør svar Skjul svar

Her er en elektrisk beregning for å forklare sikringsproblemet. Beregn strømmen gjennom hver motstand i denne kretsen:

Merknader:

Be elevene dine om å forklare hva som skjer med strøm i en krets når den grener fra en bane til to eller flere parallelle baner. Drøft hvordan forholdet mellom den nåværende "splittelsen" mellom disse stiene er avhengig av de relative motstandene til disse to stiene.

Selv om elevene dine ikke har studert nåværende divider-kretser, gir dette spørsmålet en utmerket mulighet til å utforske konseptet.

Forresten er det nå vanlig for enkelte produsenter av boligkredsløpsutstyr å slå "brytere" sammen parallelt for ekstra overstrømskapasitet. Denne teknikkpraksis er tvilsom av nøyaktig samme grunn som det er tvilsomt med sikringene i dette scenariet: En hvilken som helst korrosjonsgrad eller annen infiltrering av elektrisk motstand i en av de parallelle "benene" forbyder strømmenes splittelse mellom parallelle overstrømsvernanordninger, tvinger en av dem til å håndtere en uforholdsmessig stor andel av den totale strømmen (og derfor tur før).

Spørsmål 7

To 150-amp-brytere er koblet parallelt for å oppnå en total ampulitet på 300 ampere for en elektrisk motor service. Systemet fungerer fint i flere år, men da begynner begge breakers å spuriously reise:

En elektriker måler motorstrøm ved hjelp av et klemmemåler, og oppdager motorens strøm er ikke mer enn 228 ampere ved full mekanisk belastning. Beskriv hva som muligens kan være galt som forårsaker at begge bryterbryterene skal reise.

Avslør svar Skjul svar

En av kretsbryterne har trolig utviklet mer motstand i sin parallelle gren enn den andre (kontaktmotstand, motstand ved ledningsforbindelsespunkter, etc.). Jeg vil la deg forklare hvorfor dette forårsaker falske turer.

Merknader:

Dette er et veldig praktisk problem, som direkte omhandler parallelle motstander. Dessverre har jeg sett boligbryterpaneler nytt fra produsenten, utstyrt med parallelle brytere! Dårlig ide . . . baaaaaad idé.

Noe verdt å merke seg som en mulig årsak til tripping er et falskt motorisk problem. Kanskje bryterbryterne deler likestrøm likevel, men motoren trekker til og med mer enn 300 ampere med strøm! Bare fordi en elektriker måler mindre enn 300 ampere ved full belastning, betyr ikke at motoren aldri trekker mer enn 300 ampere. Det kan jo være et annet problem. Diskuter dette med elevene dine, spør dem hvordan de ville identifisere et slikt problem etter å ha bestemt de to strømbryterne som gjorde jobben sin riktig.

Spørsmål 8

En stor industriell elektrisk motor leveres strøm gjennom et par sikringer:

En dag stopper motoren plutselig kjører, selv om bryteren fortsatt er i "på" -posisjon. En elektriker blir tilkalt for å feilsøke den mislykkede motoren, og denne personen bestemmer seg for å utføre noen spenningsmålinger for å avgjøre om en av sikringene har "blåst" åpen før det gjøres noe annet. Målingene tatt av elektrikeren er som sådan (med bryteren i "på" -posisjon):

• Mellom A og jord = 120 volt AC
• Mellom B og jord = 120 volt AC
• Mellom C og jord = 120 volt AC
• Mellom D og jord = 120 volt AC

Basert på disse målingene bestemmer elektrikeren at begge sikringene fortsatt er i god stand, og at problemet ligger andre steder i kretsen. Er du enig med denne vurderingen? # 8 "> Gi svar svar Skjul svar

Så lenge bryteren fortsatt er i "på" -posisjonen når disse målingene ble tatt, kunne en av sikringene fortsatt blåses!

Oppfølgingsspørsmål: Hvilke spenningsmåling (er) vil definitivt avklare tilstanden til begge sikringene?

Merknader:

Jeg har faktisk sett en erfaren elektriker gjøre denne feilen på jobben! Be elevene dine å forklare hvordan full spenning kunne måles ved punktene C og D, med hensyn til bakken, selv med en av sikringene blåst.

Spørsmål 9

Forklar betydningen av denne sikringskurven :

Avslør svar Skjul svar

Jeg lar deg finne ut hva denne grafen betyr!

Merknader:

Det er langt mer til oppførselen til en sikring enn en enkelt nåværende vurdering, som denne "sikringskurven" illustrerer. Diskuter med elevene betydningen av en slik kurve og under hvilke forhold en sikring kan opprettholde en strøm som er større enn dens vurdering.

Spørsmål 10

Magnetiske kretsbrytere tur gjennom virkningen av en elektromagnetspole, hvor alle laststrømmen passerer. Når magnetfeltets tiltrekkende kraft er sterk nok, utløses en mekanisme for å knekke bryterkontaktene åpne, og dermed forstyrre kretsstrømmen.

Hva ville tids-kurven for en slik kretsbryter se ut som "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00332x01.png">

Avslør svar Skjul svar

Merknader:

Magnetbrytere er svært vanlige i industrien, men de er ikke egnede for alle bruksområder. Diskuter dette med elevene dine, og prøv å tenke på applikasjoner der en slik overstrømmingsvern ikke ville være hensiktsmessig.

Spørsmål 11

Vist her er tidstrømskurven for en to-element sikring. Termisk-magnetiske kretsbrytere viser lignende tidstrømskurver:

Basert på denne kurven, hva synes du at formålet med en "dual-element" sikring eller "termisk magnetisk" kretsbryter er "# 11"> Avslør svar Skjul svar

Slike overstrømsbeskyttelsesanordninger kombinerer egenskapene til "time-overcurrent" og "instantaneous overcurrent" -beskyttelse i en enkelt enhet for beskyttelse mot forskjellige typer skader som følge av forskjellige typer overstrømsbetingelser.

Merknader:

Åpenbart er ikke alle overstrømsforholdene de samme. Be elevene dine om å beskrive kretsfeil som ville forårsake svak overstrøm, i motsetning til feil som ville forårsake ekstrem overstrøm i en krets, og diskutere de destruktive konsekvensene av hver type tilstand.

Spørsmål 12

I tillegg til å ha en primærstrømsklasse, har sikringer og kretsbrytere også en avbruddsstrøm, vanligvis langt over deres primære karakterer. For eksempel kan en typisk 15 amp bryter for 120 volt boligbruk ha en avbrudd rating på 10.000 ampere (10 kA)! Under hvilke forhold kan en slik krets alltid bære så mye strøm, og hvorfor er denne karakteren annerledes enn bryterens primære strømstyrke på 15 ampere?

Avslør svar Skjul svar

Kortsiktige forhold i elektriske systemer kan skape "forbigående" strømmer av ekstraordinær størrelse. Overstrømsbeskyttelsesanordninger vil selvsagt enten "blåse" eller "tur" under slike forhold, men deres avbruddsklassifiseringer har ingenting å gjøre med dagens strøm som de åpner. Snarere er en enhet med en avbrudd på 10.000 ampere sertifisert for å kunne stoppe en feilstrøm av denne størrelsen når den har åpnet.

Merknader:

Studentene vil naturligvis lure på hvordan en sikret sikring eller en utkoblet kretsbryter ikke kunne stoppe en feilstrøm, siden det ikke lenger er en tilstand for elektrisk kontinuitet mellom sine terminaler når den er åpnet. Eller er det? Diskuter med elevene hvordan en elektrisk strøm av enorm størrelse muligens kan fortsette å utføre gjennom en sikret sikring eller tripped bryter.

Spørsmål 13

Finn en eller to virkelige sikringer og ta med deg til klassen for å diskutere. Identifiser så mye informasjon som mulig om dine sikringer før diskusjonen:

• Nåværende vurdering
• Spenningsvurdering
• Avbruddsklasse
• Sikringskurve (åpningsegenskaper: hurtigvirkende, langsomt slag, etc.)
• Sikringsstatus (blåst eller ikke)
Avslør svar Skjul svar

Hvis mulig, finn produsentens dataark for komponentene dine (eller i hvert fall et dataark for en lignende komponent) for å diskutere med klassekameratene dine.

Vær forberedt på å bevise statusen til sikringen din i klassen, ved å bruke multimeteret ditt!

Merknader:

Formålet med dette spørsmålet er å få elevene til å kinestetisk samhandle med emnet. Det kan virke dumt å få elevene til å delta i en "show and tell" -øvelse, men jeg har funnet ut at aktiviteter som dette i stor grad hjelper noen studenter. For de elevene som er kinestetiske i naturen, er det en stor hjelp å faktisk røre virkelige komponenter mens de lærer om deres funksjon. Selvfølgelig gir dette spørsmålet også en utmerket mulighet for å praktisere tolkning av komponentmarkeringer, bruk et multimeter, tilgangsdatablad, etc.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →