Экспериментальный стенд для воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано для экспериментального исследования воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника.
Существующие экспериментальные стенды воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника не в полном объёме решают проблему исследования изоляции проводников.
Из уровня техники известен стенд (патент на полезную модель РФ №191656 «Экспериментальный стенд», МПК G01R 31/02, опубл. 15.08.2019), содержащий блок управления источником тока, трансформатор тока с подключенным к вторичной обмотке амперметром, медную шину с ключом для настройки стенда на определённую величину тока короткого замыкания, изолированные рукоятки, на которых закрепляются провода для образования короткого замыкания.
Недостаток данного стенда заключается в отсутствии возможности исследования изоляции проводника под действием токов нагрузки.
Известно устройство (патент на полезную модель РФ №166536 «Устройство для определения возникновения аварийного режима работы, вызванного большим переходным сопротивлением», МПК G08B 17/00, опубл. 27.11.2016), выполненное в корпусе коммутационной коробки, включающее коммутационную коробку с электропроводкой, датчик измерения температуры и плату управления сигналами устройств.
Недостатком устройства является отсутствие регулирующего источника тока, отсутствие возможности исследования изоляции проводника под действием токов нагрузки.
Известна экспериментальная установка (Смелков Г.И., Чешко И.Д. Плотников В.Г., «Экспериментальное моделирование пожароопасных аварийных режимов в электрических проводах», с. 121 – 128, статья в научно-аналитическом журнале «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России», Издательство: Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям, ликвидации последствий стихийных бедствий (Санкт-Петербург)), позволяющая моделировать токовою перегрузку с целью наблюдения процесса возгорания различного вида изоляции проводников, их разрушения, при различных кратностях возрастания тока. Она содержит трансформатор, к которому через кабели подключены электроды, подсоединённые к испытательным образцам, размещенные внутри камеры, устройство контроля температуры, панель управления, устройство контроля значения тока в испытательной цепи, источник внешнего тепла.
Недостатком данной экспериментальной установки является сложность конструкции.
Также известна экспериментальная установка (патент на полезную модель РФ №181195, «Экспериментальный стенд», МПК G01R 31/02, опубл. 05.07.2018), позволяющая исследовать влияние времени отключения короткого замыкания в электрических проводниках на изменение их микроструктуры. Она содержит силовой трансформатор, блок регулирования напряжения, амперметр, два ключа, проводники, размещенные в испытательном коробе, источник открытого пламени, контактный термометр, электрический секундомер, блок защиты от короткого замыкания с набором плавких вставок и автоматических выключателей. Данная установка выбрана в качестве прототипа.
Недостатком этой установки является отсутствие возможности исследования изоляции проводника под действием токов нагрузки.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности исследовании влияния токов нагрузки на изоляцию проводника.
Указанный технический результат достигается за счет того, что экспериментальный стенд для воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника, содержащий автоматический выключатель, трансформатор тока, амперметр, таймер, согласно полезной модели, дополнительно снабжен лабораторным автотрансформатором, держателем проводника с двумя губками и токоограничивающим резистором, причем  первичная обмотка разделительного трансформатора  через автоматический выключатель подключена к сети, параллельно первичной обмотке подключен таймер, к вторичной обмотке разделительного трансформатора подключен лабораторный автотрансформатор, первый вывод которого через трансформатор тока подключен к первой губке держателя проводника, вторая губка держателя проводника через токоограничивающий резистор связана со вторым выводом лабораторного автотрансформатора, а к вторичной обмотке трансформатора тока подключен амперметр.
Использование таймера позволяет фиксировать время воздействия тока нагрузки на изоляцию проводника.
Губки держателя служат для закрепления исследуемого образца.
Использование токоограничивающего резистора позволяет устранить вероятность короткого замыкания в экспериментальном стенде.
Сущность полезной модели поясняется схемой на фиг., где изображена схема устройства.
Экспериментальный стенд для воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника (фигура) содержит двухполюсный автоматический выключатель 1, подключённый к сети и служащий для включения и отключения экспериментального стенда, таймер 2, позволяющий фиксировать время воздействия тока нагрузки на изоляцию проводника, разделительный трансформатор 3, первичная обмотка которого через двухполюсный автоматический выключатель подключена к сети, лабораторный автотрансформатор 4, служащий для регулирования переменного тока, подаваемого на исследуемые образцы от однофазной сети, трансформатор тока 5, амперметр 6, первая губка 7а, вторая губка 7б держателя исследуемого проводника 8, токоограничивающий резистор 9.
Первичная обмотка разделительного трансформатора 3 через автоматический выключатель 1 подключена к сети, причем параллельно первичной обмотке подключен таймер 2, к вторичной обмотке разделительного трансформатора 3 подключен лабораторный автотрансформатор 4, первый вывод которого через трансформатор тока 5 подключен к первой губке  держателя 7а исследуемого проводника 8, вторая губка держателя 7б через токоограничивающий резистор 9 связана со вторым выводом лабораторного автотрансформатора 4, а к вторичной обмотке трансформатора тока 5 подключен амперметр 6.
Экспериментальный стенд для воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника работает следующим образом.
Для исследования влияния токов нагрузки на изоляцию проводника, исследуемый образец крепится между первой губкой 7а и второй губкой 7б держателя проводника 8.
Регулирование переменного тока, подаваемого на исследуемые образцы от однофазной сети, производится лабораторным автотрансформатором.
Включение экспериментального стенда для воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника производится двухполюсным автоматическим выключателем 1. Фиксация времени воздействия токов нагрузки на исследуемые образцы осуществляется таймером 2. Для выполнения гальванической развязки между цепями электроустановки и питающей сетью применён разделительный трансформатор 3, первичная обмотка, которого подключена через двухполюсный автоматический выключатель 1 к сети, а вторичная обмотка к первому выводу лабораторного автотрансформатора 4. В свою очередь, первый вывод лабораторного автотрансформатора 4 подключен к трансформатору тока 5, служащему для понижения тока, вторичная обмотка трансформатора 5 подключена к амперметру 6, служащему для измерения тока в цепи.
Регулирование переменного тока, подаваемого на исследуемые образцы 8 от однофазной сети, производится лабораторным автотрансформатором  4.
Для обеспечения безопасности в цепи экспериментального стенда применен токоограничивающий резистор 9.
Использование указанного экспериментального стенда позволяет изучить воздействия токов нагрузки на изоляцию проводника.
Пример
2
Для исследования воздействия токов нагрузки на изоляцию проводников на экспериментальном стенде в качестве примера рассмотрим медный проводник сечением 6 мм с поливинилхлоридной изоляцией.
Последовательность проводимых действий на экспериментальном стенде следующая:
2
2
н
На губках держателя 7а, 7б крепится исследуемый образец (одножильный провод с медной жилой сечением 6 мм с поливинилхлоридной изоляцией). Согласно §1-3-10 ПУЭ (Правила устройства электроустановок) для одножильного провода с медной жилой 6 мм с поливинилхлоридной изоляцией при прокладке в одной трубе допускается длительна нагрузка при величине тока I=40 А.
Включением двухполюсного автоматического выключателя 1 подаем напряжения 220 В.
н
Лабораторным автотрансформатором 4 выставляем длительно-допустимый ток, равный I=40 А.
Включением двухполюсного автоматического выключателя 1 подаем напряжение 220 В на первичную обмотку разделительного трансформатора 3.
Воздействуем на изоляцию током величиной 40 А в течение 10 минут. Выводим регулятор лабораторного автотрансформатора в первоначальное положение. Отключаем стенд от сети.
Заменяем образец на другой, того же сечения, медный, с аналогической изоляцией.
Повторяем все действия, увеличивая время действия до 20 минут. Эксперимент повторяем. Количество повторов определяется планом эксперимента.
После воздействия токов нагрузки на проводник на стенде, проводят исследование изоляции по соответствующей методике. Таким образом, при помощи предлагаемого устройства получена возможность исследования различных видов изоляции проводников в зависимости от величины и длительности воздействия тока нагрузки.