Пусковая и защитная аппаратура электрооборудования

2

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПУСКОВОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЕ

1.1 Назначение пусковой и защитной аппаратуры

1.2 Устройство и назначение кнопочной станции

1.3 Устройство и принцип работы магнитного пускателя

1.4 Назначение, устройство, принцип работы теплового реле

ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Увеличение выработки электроэнергии, проведение комплексной автоматизации и механизации потребовало создания принципиально новых электроизмерительных приборов и устройств. Начали внедряться автоматические устройства с цифровым отсчетом, которые позволили не только быстро вести измерения, но и вести связь с автоматизированными системами регулирования и управления. Ведется большая работа по повышению качества показания прибора, то есть чувствительности, устойчивости к различным внешним факторам.

В настоящее время интенсивно развивается производство аналоговых приборов. Проделана большая работа по дальнейшему совершенствованию их конструкций. В конструкторских бюро электроприборостроительных предприятий разработаны и освоены комплексы аналоговых сигнализирующих приборов со световым указателем, щитовых приборов на базе единого измерительного механизма магнитоэлектрической системы.

Целью работы является: дать полное представление о пусковой, защитной аппаратуре, технике ремонта и эксплуатации.

Задачей: изучить технологию монтажа, виды аппаратуры, устранение неполадок.

Глава 1. Общие сведения о пусковой и защитной аппаратуре

1.1 Назначение пусковой и защитной аппаратуры

Основным устройством данной аппаратуры является магнитный пускатель. Он представляет собой агрегат, основными элементами которого являются электромагнит (сердечник с обмоткой и якорь), силовые контакты, а также блок-контакты вспомогательных цепей. Неподвижные контакты при помощи аппарата присоединяют к питающей сети, а подвижные -- к отходящей линии. В бытовых электроприборах для производства дистанционного пуска и остановки электродвигателей применяются магнитные пускатели, имеющие комбинацию контактора с тепловым реле.

В зависимости от мощности двигателя следует выбирать магнитные пускатели и нагревательные элементы тепловых реле, имеющиеся в них.

Электрическая пусковая и защитная аппаратура является неотъемлемой частью электропривода. Все процессы управления электроприводом -- пуск, регулирование скорости, торможение, изменение направления вращения (реверсирование) и останов -- осуществляются с помощью соответствующей аппаратуры ручного или автоматического управления. Поэтому правильное использование электропривода возможно лишь при применении рациональной электрической аппаратуры.

Отклонения от нормального режима работы электропривода, связанные с его перегрузкой, неправильным монтажом, недостаточным уходом, проникновением внутрь электродвигателя влаги или пыли, повреждением питающего кабеля и т.д., могут вызвать аварию электропривода и связанный с этим длительный простой машины. Аварии рудничных электроустановок недопустимы не только потому, что их следствием является резкое снижение производительности труда, но и потому, что они представляют опасность в отношении взрыва рудничной атмосферы, пожаров и поражения электрическим током рабочих. Поэтому каждая электроустановка должна быть снабжена устройствами, обеспечивающими еще защиту, т.е. автоматическое отключение при нарушениях нормального режима работы.

Особенности условий эксплуатации электропривода в подземных выработках шахт, опасных по газу или пыли, заставляют предъявлять к рудничной электрической аппаратуре ряд специальных требований, определяющих зачастую некоторые свойства и конструктивные особенности аппаратов, резко отличающие их от аппаратуры в нормальном исполнении.

1.2 Устройство и назначение кнопочной станции

Кнопка управления служит для дистанционного включения и отключения катушки электромагнита, контактора, магнитного пускателя, реле напряжением до 660 в, ток 5 а.

Комплект кнопок, встроенных в общий корпус, называется полочной станцией.

Кнопочная станция, например для реверсивного управления электродвигателя, имеет 3 кнопки: «вперед», «назад», «стоп» (кнопка «стоп» окрашена в красный цвет).

Кнопки управления классифицируются по количеству и исполнению контактов.

Кнопка «стоп» имеет один размыкающий контакт с самовозвратом, кнопка «пуск» -- один замыкающий контакт с самовозвратом, кнопка «пуск» -- реверсивного управления электродвигателя имеет один размыкающий и один замыкающий контакт с самовозвратом.

Самовозврат кнопки в исходное положение осуществляется под действием пружины, встроенной в ее механизм.

На каждой кнопке имеется надпись, указывающая ее назначение.

Кнопки и кнопочные станции выпускаются для нереверсивного и реверсивного управления электродвигателя следующих типов:

кнопки КЕ и КУ-1; нереверсивные кнопочные станции ПКЕ; КУ-72; КС-2; КМЗ-2, реверсивная кнопочная станция -- КМЗ-3.

1.3 Устройство и принцип работы магнитного пускателя

Магнитные пускатели переменного тока предназначены в основном для дистанционного управления асинхронными электродвигателями. Осуществляют также нулевую защиту, т. е. при исчезновении напряжения или его снижении на 40-60% от номинального магнитная система отпадает и силовые контакты размыкаются. В комплекте с тепловым реле пускатели выполняют также защиту электродвигателей от перегрузок и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз.

Наиболее распространенные серии пускателей с контактной системой и электромагнитным приводом: ПМЕ, ПМА, ПА, ПВН, ПМЛ, ПВ, ПАЕ, ПМ12.

Пускатели выпускаются в открытом, защищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнениях, с тепловыми реле и без них, бывают реверсивными и нереверсивными.

Пускатели серии ПМЕ.

Устройство. Внутри корпуса пускателя размещена электромагнитная система, включающая в себя неподвижную Ш-образную часть сердечника 7 и обмотку 6, намотанную на катушку. Сердечник набран из изолированных друг от друга (для уменьшения потерь от вихревых токов) листов электротехнической стали. Подвижная часть сердечника 5 (якорь) соединена с пластмассовой траверсой 4, на которой смонтированы контактные мостики 2 с подвижными контактами. Плавность замыкания контактов и необходимое усилие нажатия обеспечиваются контактными пружинами 1. Неподвижные контакты припаяны к контактным пластинам 3, снабженным винтовыми зажимами для присоединения проводов внешней цепи. Кроме главных контактов, пускатели имеют дополнительные (блокировочные) контакты 8, расположенные на боковых поверхностях аппарата. Главные контакты закрыты крышкой, защищающей их от загрязнения, случайных прикосновений и междуфазных замыканий.

Принцип действия пускателя заключается в следующем: при включении пускателя по катушке проходит электрический ток, сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом главные контакты замыкаются, по главной цепи протекает ток. При отключении пускателя катушка обесточивается, под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение, главные контакты размыкаются.

При отключении магнитного пускателя вследствие перебоев в электроснабжении размыкаются все его контакты, в том числе и вспомогательные. При появлении напряжения в сети пускатель не включается до тех пор, пока не будет нажата кнопка "Пуск". То же происходит, если напряжение в сети снижается до 50-60% номинального.

Если электродвигатель включается рубильником, пакетным выключателем или контроллером, то при перебое в электроснабжении и остановке двигателя схема не нарушится, при восстановлении напряжения двигатель самопроизвольно включится в сеть. Такой самопроизвольный пуск двигателя может явиться причиной аварии или несчастного случая.

При выборе магнитных пускателей прежде всего необходимо обращать внимание на наибольшую допустимую мощность электродвигателя, работой которого будет управлять пускатель. Если магнитный пускатель управляет работой двигателя большей мощности, чем указано в паспорте пускателя, то контактная система пускателя быстро выйдет из строя. Кроме того, необходимо обращать внимание на напряжение, указанное на втягивающей катушке. Если подать напряжение большее, чем номинальное напряжение катушки, то последняя сгорит при первом же включении магнитного пускателя.

1.4 Назначение, устройство, принцип работы теплового реле

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле - ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле.

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая -- меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле. При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 - 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 - 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла -- нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Правила безопасности при работе с пускорегулирующей и защитной аппаратуРОЙ

Эксплуатация электрооборудования любого объекта, в том числе и частного дома, какого бы объема он ни был, должна осуществляться в соответствии с требованиями «Правил пользования электроэнергией», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». Эти правила обязательны для всех потребителей электроэнергии, независимо от ведомственной принадлежности дома. Ответственность за техническое состояние и безопасную эксплуатацию электроустановок, электрической проводки, электрооборудования (приборов, аппаратов и т.д.) объектов частной собственности возлагается на ее владельца.

Особое внимание должно уделяться электробезопасности, а также постоянной готовности всех видов противопожарных устройств, если они имеются. При приеме электрооборудования в эксплуатацию от застройщика необходимо получить исполнительную проектную документацию и документы о приемке и возможности подключения электроустановок объекта к электросетям данного района.

Для объектов частной собственности обязательно выполнение проекта электроснабжения (при суммарной установленной мощности более 10 кВт), в котором должны быть следующие материалы:

схема внешнего и внутриобъектного электроснабжения (см. примеры схем электроснабжения);

схема внутренних проводок (тип проводов и способ прокладки проводов);

схема вводных устройств;

расчет электрических нагрузок;

выбор автоматов и плавких вставок предохранителей;

заземление или зануление (при необходимости);

установка устройства защитного отключения на вводе (при необходимости - в точке присоединения объекта к питающей сети) (см. установка УЗО);

учет электроэнергии.

Для объектов частной собственности с суммарной установленной мощностью менее 10 кВт может быть выполнен облегченный чертеж-проект, в котором должны быть отражены:

схема внешнего и внутриобъектного электроснабжения с указанием типов и уставок защитных аппаратов, сечений и марок проводов, расчетных токов, приборов учета электроэнергии, присоединения к питающей сети;

ситуационный план расположения электрооборудования, прокладки кабелей, проводов, заземляющих и за-нуляющих проводников;

спецификация электрооборудования изделий и материалов;

пояснения, указания, примечания (при необходимости).

Проект электрики, а также чертеж-проект должны быть согласованы с электроснабжающей организацией, выдавшей технические условия, и с местным органом Госэнергонадзора.

На объектах, находящихся территориально в одном месте, как правило, должна предусматриваться установка только одного электросчетчика. Для садовых и дачных домиков перед счетчиком для его отключения допускается установка коммутационного аппарата или предохранителя. Электробезопасность людей как внутри объекта, так и снаружи, должна быть обеспечена комплексом электрозащитных технических мероприятий, включающих применение устройств защитного отключения, как в месте присоединения электрических сетей, так и внутри объекта, повторное заземление нулевого провода на воздушном вводе, зануление электроприемников, использование двойной изоляции ввода в объект. Для зануления должен применяться отдельный проводник с сечением, равным фазному, прокладываемый от вводного шкафа (ящика). Этот проводник подключается к нулевому проводнику питающей сети перед счетчиком. Использование для этой цели рабочего нулевого проводника запрещается.

Присоединение электроустановок к электрической сети производится персоналом энергоснабжающей организации, выдавшей технические условия. Частный владелец-потребитель должен обеспечить исправность своих электроустановок. Ему не разрешается подключать электрическую нагрузку сверх разрешенной в технических условиях, а также увеличивать номинальные значения токов плавких предохранителей и других защитных устройств.

Взаимоотношения данного потребителя с энергоснабжающими организациями определяются «Правилами пользования электрической энергией» и договором на пользование электрической энергией, заключенным потребителем с энергоснабжающей организацией.

Заключение

Для обеспечения нормальной работы коммутационно-защитной и пусковой аппаратуры различного назначения - автоматических и неавтоматических выключателей, контакторов, реле, пускателей электромагнитных и полупроводниковых, реостатов, станций и щитов управления, контроллеров и командоконтроллеров и др., необходимо содержать ее в надлежащем порядке и выполнять соответствующие проверки.

В изучении данного вопроса пригодились навыки, полученные во время прохождения производственной практики на предприятии.

Также использовались знания по спец предметам, которые изучались за весь период обучения.

Список литературы

1. Алукер Ш. М. Электрические измерения «Высшая школа». Москва, 1972.

2. Атабеков В. Б. Ремонт трансформаторов и электрических машин: «Высшая школа». Москва, 1983.

3. Атабеков В. Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий «Высшая школа». Москва, 1979.

4. Вернер В. В., Вартанов Г. Л. Электромонтер-ремонтник «Высшая школа». Москва, 1982.

5. Воронина А. А., Шибенко Н. Ф. Техника безопасности при работе в электроустановках «Высшая школа». Москва, 1979.

6. Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию «Высшая школа». Москва, 1985.

7. Китаев В. Е. Электротехника с основами промышленной электроники: «Высшая школа». Москва, 1980.

8. Нестеров Г. Г.., Универсальные переключатели, М., 2006

9. Трунковский Л. Е. Обслуживание электрооборудования промышленных предприятий «Высшая школа». Москва, 1979.

10. Чиликин М. Г., Общий курс электропривода, 5 изд., М., 2001.

11. Чунихин А. А., Электрические аппараты, М., 2007