Классификация электрических аппаратов

Классификация электрических аппаратов
Электрический аппарат – это устройство, управляющее электропотребителями и источниками питания, а также использующее электрическую энергию для управления неэлектрическими процессами
Электрические аппараты общепромышленного назначения, электробытовые аппараты
и устройства выпускаются напряжением до 1 кВ, высоковольтные – свыше 1 кВ.
До 1 кВ делятся на аппараты ручного, дистанционного управления, аппараты защиты
и датчики.
ЭА классифицируются по ряду признаков:
1. по назначению, т. е. основной функции выполняемой аппаратом,
2. по принципу действия,
3. по характеру работы
4. роду тока
5. величине тока
6. величине напряжения (до 1 кВ и свыше)
7. исполнению
8. степени защиты (IP)
9. конструктивные особенности и области применения.
В зависимости от назначения:
1. аппараты управления, предназначены для пуска, реверсирования, торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока электрических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования параметров других потребителей электроэнергии в системах электроснабжения. К ним относятся
2. аппараты защиты, используются для коммутации электрических цепей, защиты
электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых
токов, токов КЗ. К ним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле.
3. контролирующие аппараты, предназначены для контроля заданных электрических
или неэлектрических параметров. К этой группе относятся датчики. Эти аппараты преобразуют электрические или неэлектрические величины в электрические и выдают информацию
в виде электрических сигналов (датчики тока, давления, температуры, положения, уровня,
фотодатчики, а также реле, реализующие функции датчиков, например реле контроля скорости (РКС), реле времени, напряжения, тока.
По принципу действия электроаппараты разделяются в зависимости от характера, воздействующего на них импульса. Исходя из тех физических явлений, на которых основано
действие аппаратов, наиболее распространенными являются следующие категории:
1. коммутационные аппараты для замыкания и размыкания электрических цепей при
помощи контактов, соединенных между собой для обеспечения перехода тока из одного контакта в другой или удаленных друг от друга для разрыва электрической цепи (рубильники,
переключатели)
2. Электромагнитные аппараты, действие которых зависит от электромагнитных усилий, возникающих при работе аппарата (контакторы, реле).
3. Индукционные аппараты, действие которых основано на взаимодействии тока и
магнитного поля (индукционные реле).
4. Катушки индуктивности (реакторы, дроссели насыщения).
По характеру работы ЭА различают в зависимости от режима той цепи, в которой они установлены:
1. аппараты, работающие длительно;
2. предназначенные для кратковременного режима работы;
3. работающие, в условиях повторно-кратковременной нагрузки.
По роду тока: постоянного и переменного.
Особенно многообразны конструктивные разновидности современных аппаратов, в
связи с этим различны и требования, предъявляемые к ним. Однако существуют и некоторые
общие требования вне зависимости от назначения, применения или конструкции аппаратов.
Они зависят от назначения, условий эксплуатации, необходимой надежности аппаратов.
Изоляция ЭА должна быть рассчитана в зависимости от условий возможных перенапряжений, которые могут возникнуть в процессе работы электрической установки.
Аппараты, предназначенные для частого включения и отключения номинального тока
нагрузки, должны иметь высокую механическую и электрическую износоустойчивость, а
температура токоведущих элементов не должна превышать допустимых значений.
При КЗ токоведущая часть аппарата подвергается значительным термическим и динамическим нагрузкам, которые вызваны большим током. Эти экстремальные нагрузки не
должны препятствовать дальнейшей нормальной работе аппарата.
ЭА в схемах современных электротехнических устройств должны обладать высокой
чувствительностью, быстродействием, универсальностью.
Общим требованием по всем видам аппаратов является простота их устройства и обслуживания, а также их экономичность (малогабаритность, наименьший вес аппарата, минимальное количество дорогостоящих материалов для изготовления отдельных частей).
Режимы работы электротехнических устройств:
Номинальный режим работы - это такой режим, когда элемент электрической цепи работает при значениях тока, напряжениях, мощности указанных в техническом паспорте, что
соответствует наивыгоднейшим условиям работы с точки зрения экономичности и надежности (долговечности).
Нормальный режим работы - режим, когда аппарат эксплуатируется при параметрах режима незначительно отличающихся от номинального.
Аварийный режим работы - это такой режим, когда параметры тока, напряжения, мощности превышают номинальный в два и более раз. В этом случае объект должен быть отключен. К аварийным режимам относят прохождение токов короткого замыкания, тока перегрузки, понижение напряжения в сети.
Надежность – безотказная работа аппарата за все время его эксплуатации. Свойство аппарата выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания и ремонтов, хранения и транспортирования.
Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости определяется ГОСТ
14254-80. В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 степеней от 0 до 6 от попадания
внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения жидкости.
Обозначение
Защита от проникновения твердых тел и соприкосновения
степеней заЗащита от проникновения воды.
персонала с токоведущими и вращающимися частями.
щиты
0
Специальная защита отсутствует.
Большого участка человеческого тела, например, руки и
1
Капель, падающих вертикально.
твердых тел размером более 50 мм.
Капель при наклоне оболочки до 150 в
Пальцев или предметов длиной не более 80 мм и твердых
2
любом направлении относительно
тел размером более 12 мм.
нормального положения.
Инструмента, проволоки и твердых тел диаметром более Дождь, падающий на оболочку под
3
2,5 мм.
углом 600 от вертикали.
Брызг, падающих на оболочку в лю4
Проволоки, твердых тел размером более 1 мм.
бом направлении.
Пыли в количестве недостаточном для нарушения работы
Струй, выбрасываемых в любом
5
изделия.
направлении.
Волн (вода при волнении не должна
6
Защита от пыли полная ( пыленепроницаемые).
попасть внутрь).
При погружении в воду на короткое
7
время.
8
При длительном погружении в воду.
Для обозначения степени защиты используется аббревиатура «IP». Например: IP54.
Применительно к электрическим аппаратам существуют следующие виды исполнения:
1. Защищенные IP21, IP22 (не ниже).
2. Брызгозащищенные, каплезащищенные IP23, IP24
3. Водозащищеные IP55, IP56
4. Пылезащищеные IP65, IP66
5. Закрытое IP44 – IP54, у этих аппаратов внутренние пространство изолированно от
внешней среды
6. Герметичное IP67, IP68. Эти аппараты выполнены с особо плотной изоляцией от
окружающей среды.
Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами:
У (N) – умеренный климат,
ХЛ (NF) – холодный климат,
ТВ (TH) – тропический влажный климат,
ТС (ТА) – тропический сухой климат,
О (U) – все климатические районы, на суше, реках и озерах,
М – умеренный морской климат,
ОМ – все районы моря,
В – все макроклиматические районы на суше и на море.
Категории размещения:
1. На открытом воздухе,
2. Помещения, где колебания температуры и влажности не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе
3. Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственного регулирования
климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь),
4.
Помещения с искусственным регулированием климатических условий. Отсутствуют
воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного воздуха,
5. Помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды или конденсированной влаги)
Климатическое исполнение и категория размещения вводится в условное обозначение
типа электротехнического изделия.
Выбор электрических аппаратов представляет собой задачу, при решении которой должны учитываться:
•
коммутируемые аппаратом токи, напряжения и мощности;
•
параметры и характер нагрузки — активная, индуктивная, емкостная, низкого или высокого сопротивления и др.;
•
число коммутируемых цепей;
•
напряжения и токи цепей управления;
•
напряжение катушки аппарата;
•
режим работы аппарата — кратковременный, длительный, повторно-кратковременный;
•
условия работы аппарата — температура, влажность, давление, наличие вибрации и
др.;
•
способы крепления аппарата;
•
экономические и массогабаритные показатели;
•
удобство сопряжения и электромагнитная совместимость с другими устройствами и
аппаратами;
•
стойкость к электрическим, механическим и термическим перегрузкам;
•
климатическое исполнение и категория размещения;
•
степени зашиты IP,
•
требования техники безопасности;
•
высота над уровнем моря;
•
условия эксплуатации.
Токоведущие и контактные детали электрических аппаратов
Электрическое контактное соединение - функциональный узел, с помощью которого соединяются две и более токоведущих детали для перехода тока из одной детали в другую.
Контакт - место, где ток из одной детали переходит в другую
Контактные поверхности - поверхности, на которых осуществляется электрический контакт
Разборный контакт (контактное соединение) - это конструктивный узел, предназначенный только для проведения электрического тока, но не предназначенный для коммутации
(болтовое соединение “шин”, присоединение проводника к зажиму).
Коммутирующие контакты - это конструктивный узел, предназначенный для коммутации
электрической сети (выключатель, контактор рубильник).
Скользящие контакты - разновидность коммутирующего контакта, у которого одна деталь скользит относительно другой, но электрический контакт при этом не нарушается (контакты реостата, щеточный контакт, шарнирный контакт, проскальзывающий контакт).
Точечный контакт - контакт в одной физической площадке: сфера-сфера, сфера-плоскость-конус, конус-плоскость.
Линейный контакт - условное контактирование происходит по линии (ролик-плоскость).
Поверхностный контакт -- условное контактирование по поверхности.
Переходное сопротивление – резкое увеличение активного сопротивления в месте перехода
тока из одной детали в другую
Контактное нажатие – усилие воздействия одной контактной поверхности на другую
Начальное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной поверхности на
другую при первом соприкосновении контактов
Конечное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной поверхности на другую при полностью включенных контактах
Провал контактов - это расстояние, на которое перемещается подвижная контактная система после касания контактов (расстояние на которое перемещается контактная система, если
неподвижную контактную систему мысленно убрать). Провал контактов обеспечивает надежную их работу при износе. Х - провал контакта [мм] - это паспортная техническая величина, обеспечивающая усилие нажатия.
В процессе эксплуатации контакт изнашивается (трение, выгорание части контакта вследствие электрической дуги) и контактное нажатие снижается, а значит, увеличивается сопротивление контакта и возрастает опасность сваривания. Поэтому провал контактов в процессе
эксплуатации контролируется. Допустимо уменьшение провала контактов на 50% от начального значения, приведенного в документации завода изготовителя.
Раствор контактов – наименьшее расстояние контактными поверхностями полностью разомкнутых контактов
Износ - это разрушение рабочей поверхности коммутирующего контакта в процессе работы,
приводящее к изменению формы, размера, массы и к уменьшению провала контактов.
Вибрация контактов (дребезг) - это явление периодического отскока и последующего замыкания подвижной контактной системы за счет упругой деформации неподвижной контактной системы (на расстояние 0.01 - 0.1 мм). Процесс этот идет с затуханием (с затухающей амплитудой).
Термическая устойчивость контактов - способность контактов выдерживать в течение
определенного времени большие токи, не оплавляясь и не свариваясь
Электродинамическая устойчивость контактов - их способность контактов пропускать
большие токи не размыкаться под действием электродинамических усилий не снижая значительного контактного нажатия
Возьмем проводник с током и подключим вольтметр, потом разорвём и опять подключим вольтметр
∆U1 = I×R1
∆U2 = I×R2
∆U2 - ∆U1 = I×(R2 - R1 )
R2 - R1 = ∆R
∆R - RK - контактное сопротивление.
Если под микроскопом взглянуть, то видно, что контакт осуществляется по микровыступам.
В первый момент включения аппарата, когда на контактные элементы не действует
еще сила, их взаимного нажатия, соприкосновение контактов происходит по незначительной
поверхности.
Число точек соприкосновения контактных поверхностей еще незначительно, и ток
проходит через весьма суженое сечение; плотности тока, падение напряжения и потери энергии в месте контакта велики.
Существует две причины возникновения контактного сопротивления:
1) Резкое уменьшение сечения проводника в месте контактирования (за счет микровыступов)
2) Образование на контакте окисных пленок, удельное сопротивление ρ которых обычно
выше, чем ρ основного металла.
Контактное сопротивление определяется следующей зависимостью:
R K = ε / pn
ε - величина, зависящая от материала, способа его обработки, состояния контактирующей
поверхности.
p - сила, сжимающая эти контакты.
n - показатель степени, характеризующий число точек соприкосновения:
0.5 - для точечного контакта, 0.7 - для линейного контакта, 1 - для поверхностного контакта
Значения для ε :
Материал
медь
серебро
олово
алюминий
сталь
ε 10-3
 OM 


 H
1
0,5
5
1,6
76
Выводы:
1.Контактное соединение зависит от материала и его окисла.
2.Контактное соединение зависит от контактного нажатия.
В области малых усилий наблюдается резкое увеличение переходного сопротивления,
так как общая действительная площадь соприкосновения меньше, чем при значительном нажатии контактов.
При очень больших силах нажатия величина переходного сопротивления контактов
меняется чрезвычайно незначительно. Кроме того, слишком большие силы нажатия вызывают чрезмерные напряжения в материале контактных элементов, вследствие чего контакту
утрачивают упругость и становятся менее прочными.
Каждый металл характеризуется определенным оптимальным значением усилия,
обеспечивающим предельное давление, выше которого величина переходного сопротивления практически не изменяется при дальнейшем возрастании силы нажатия контактов.
Например, для медных контактов это давление приблизительно 50—100 кг/см2, а для
контактов из стали около 600 кг/см2.
3.Контактное соединение зависит от состояния контактной поверхности.
Для шлифованной поверхности
4.От условной площадки контактирования. Если будем увеличивать площадь контакта, то будет увеличиваться число физических точек контактирования. Поскольку в пределе n = 1, то нет особого смысла увеличивать поверхность соприкосновения контакта.
Электроэнергия, выделяющаяся при прохождении тока через контактные элементы,
частично превращается в тепловую, нагревая эти элементы в процессе их работы и рассеиваясь в окружающую среду.
Чрезмерное нагревание контактов часто приводит к их окислению, причем окисные
пленки большей части металлов не электропроводки и увеличивают величину переходного
сопротивления. Единственным материалом, применяющимся для изготовления контактов и
имеющим окисную пленку такого же удельного сопротивления, как и сам металл, является
серебро. Металлом, вообще не образующим окисных пленок, является платина.
С повышением температуры контактов окисление обычно усиливается и для большей
части металлов становится существенным, начиная с температуры +(70—75)° С.
При работе контактов под нагрузкой в разных условиях скорость окисления различных металлов различна.
Часто поверхность соприкосновения выбирается вследствие эффективного рассеивания тепловой мощности, выделяемой в контактах.
Pтепл = I2 × RK.
Явление спекания (сваривания) контактов во включенном состоянии.
При прохождении тока в площадке контактирования согласно закону Джоуля-Ленца будет выделяться тепловая энергия.
Wkонтакта = I2 × RK × t
Вследствие нагрева контакта, он еще в большей степени окисляется. Это приведет к
увеличению контактного сопротивления RK и приведет к увеличению энергии, выделяемой в
контакте WK . Ток определяется нагрузкой, он постоянный. Процесс может стать лавинообразным и при некоторой температуре на поверхности образуется слой жидкого металла.
Контактное сопротивление резко уменьшается, энергия выделяемая тоже резко уменьшается.
Металл охлаждается и кристаллизуется (затвердевает). Это явление является отрицательным
для коммутирующих контактов. Для борьбы с этим явлением используется понятие - провал
контактов, т.е. сжатие контактов при помощи контактной пружины.
Материалы контактных соединений. Конструкции контактов.
Токоведущие части электроустановок делают из алюминия, меди и стали.
Для производства проводников используют проволоку из первичного алюминия марок А6 и А5. Проволоку изготавливают 3-х марок: твердую — AT, полутвердую— АПТ и
мягонькую — AM. Дюралевые профильные шины изготавливают жесткими (нагартованными). Для производства проводников (шин) и арматуры употребляют также сплавы алюминия марок АД, АД1, АД31.
Медные шины, провода и кабели с медными жилами в ближайшее время используют
преимущественно в установках с большенными токами и в особых установках. Для производства медных проводников используют три марки первичной меди: МОО, МО и Ml. Медную проволоку изготавливают 2-ух марок: твердую — МТ и мягонькую — ММ, проволоку
прямоугольного сечения, ленты и шины — также 2-ух марок: МГМ — медные нагие мягонькие и МГТ — медные нагие твердые. Наконечники Для оконцевания проводов прессовкой
изготавливают из холоднокатаных и тянутых трубок из меди марок Ml, М2 и МЗ, а наконечники типа П — из меди МГМ либо МГТ. Отдельные детали контактных узлов (шпильки,
болты, шайбы и т. п.) изготавливают из сплавов меди, стали.
Шины и провода из стали используют в электроустановках малой мощности, также
для устройства сетей рабочего и защитного заземления и молнии защиты.
Для ручной сварки дюралевых шин и профилей используют электроды из дюралевой
проволоки марки А6, А7 либо АКЗ поперечником 4, 5, 6 и 8 мм, для полуавтоматической—
электродную проволоку марки СвА5С либо СвАКЗ поперечником 1,8—2 мм. Для автоматической сварки шин из сплавов АД31Т1 в аргоне используют электродную проволоку марок
СвАМГб и СвАК5. На-ряду с сиим при сварке дюралевых шин употребляют присадочные
прутки из алюминия марки А5 либо А6 поперечником до 12 мм, а для сплавов АД31Т1 —
проволоку из сплава АМгб либо АМг5. При сварке медных шин как под слоем флюса, так и
в аргоне используют электроды из проволоки марки МГ поперечником до 4 мм, а в качестве
присадки — прутки из проволоки марки МО и Ml.
При выполнении контактных соединений медных и дюралевых проводников методом
пайки, также для лужения контактных поверхностей употребляют оловянно-свинцовые, цинко-оловянистые и цинко-алюминиевые припои.
Основные характеристики полупроводниковых материалов приведены в таблице 2.1
Рис. 1. Рычажные одно- (а) и двухступенчатые (б) главные коммутирующие контакты
1,1’- главные, 2,2’-дугогасительные контакты
Рис. 2. Торцевые контакты: а- мостиковый; б – торцевой; в – торцевой многоточечный. 1 –
подвижная контакт-деталь; 2 - неподвижная контакт-деталь; 3 - неподвижная контакт-деталь
перемещающаяся на величину провала; 4 – гибкая связь.
Рис. 3. Щёточные контакты: 1 – неподвижные контакты; 2 – подвижные контакты.
Рис. 4. Врубные контакты: а, б, в – врубные; г - розеточные; д – роликовые.
Рис. 5. Герметичный контакт – геркон. 1-стеклянный баллон; 2 – магнитопровод, содержащий участок уменьшенного сечения – 7 и два вывода -6 . Подвижная система включает в себя вывод – 5, контактную пластину – 3 и якорь – 4 .
Рис. 6. Жидкометаллические контакты. 1,2 – главные контакты, 3- межэлектродный канал; 4 – перегородка с отверстием; 5 – изоляционные стенки канала; 6 –
сильфон;
Гашение электрической дуги
Отключение электрической цепи аппаратом представляет собой процесс перехода коммутирующего органа аппарата из состояния проводника электрического тока в состояние напроводника (диэлектрика).
Ионизация - процесс отделения от нейтрали частиц одного или нескольких электронов и образование вследствие этого электронов и положительно заряженных частиц (ионов).
Термическая ионизация - это процесс ионизации под воздействием высоких температур.
Термоэлектронная эмиссия - явление испускания электронов с поверхности накаливания.
Автоэлектронная эмиссия - это явление испускания электронов под воздействием сильного
электрического поля.
Рекомбинация - это процесс образования нейтральных частиц.
Диффузия - это процесс выноса заряженных частиц из межэлектронного промежутка
в окружающее пространство. Интенсивность гашения дуги будет определяться интенсивностью этих процессов.
Для погасания дуги необходимо, чтобы процессы деионизации превосходили процессы ионизации. Для гашения дуги необходимо создать условия при которых падение напряжения на дуге превосходило бы напряжение, даваемое источником питания.
Принудительное движение воздуха. Гашение дуги в струе сжатого воздуха, полученной с помощью компрессора, весьма эффективно. Такое гашение в аппаратах низкого напряжения не используется, так как дугу можно погасить более простыми способами, без применения специального оборудования для сжатия воздуха [2].
Для гашения дуги, особенно при критических токах (когда появляются условия для
гашения электрической дуги, называются критическими), применяется принудительное дутье воздуха, создаваемого деталями подвижной системы при движении в процессе отключения.
Гашение дуги в жидкости, например в трансформаторном масле, является очень эффективным, так как образующиеся газообразные продукты разложения масла при высокой
температуре электрической дуги интенсивно деионизируют ствол дуги. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к
интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь,
который состоит в основном из водорода. Быстрое разложение масла приводит к повышению давления, что способствует лучшему охлаждению дуги и деионизации. Из-за сложности
конструкции этот способ гашения дуги в аппаратах низкого напряжения не применяется.
Повышенное давление газа облегчает гашение дуги, так как при этом повышается теплоотдача. Установлено, что вольтамперные характеристики дуги в разных газах, находящихся при разных давлениях (больше атмосферного), будут одинаковыми, если в этих газах одинаковые коэффициенты теплоотдачи конвекцией.
Гашение при повышенном давлении осуществляется в предохранителях с закрытым
патроном без наполнителя серии ПР.
Электродинамическое воздействие на дугу. При токах более 1А большое влияние на
гашение дуги оказывают электродинамические силы, возникающие между дугой и соседними токоведущими частями. Их удобно рассматривать как результат взаимодействия тока
дуги и магнитного поля, созданного током, который проходит по токоведущим частям. Простейшим способом создания магнитного поля является соответствующее расположение электродов, между которыми горит дуга. Для успешного гашения необходимо, чтобы расстояние между электродами по ходу ее движения
плавно увеличивалось. При малых токах никакие, даже очень маленькие, ступеньки (высотой 1 мм) нежелательны, так как у их края дуга может задержаться.
Магнитное гашение. Если путем соответствующего расположения токоведущих частей не удается достигнуть гашения при использовании приемлемых растворов контактов,
то, чтобы их не слишком увеличивать, применяют так называемое магнитное гашение. Для
этого в зоне, где горит дуга, создают магнитное поле с помощью постоянного магнита или
электромагнита, дугогасительная катушка которого включена последовательно в главную
цепь. Иногда магнитное поле, созданное контуром тока, усиливается специальными стальными деталями. Магнитное поле направляет дугу в нужную сторону.
При последовательно включенной дугогасительной катушке изменение направления
тока в главной цепи не вызывает изменения направления движения дуги. При постоянном
магните дуга будет двигаться в разные стороны в зависимости от направления тока в главной
цепи. Обычно конструкция дугогасительной камеры этого не позволяет. Тогда аппарат может работать при одном направлении тока, что представляет значительные неудобства. Это
главный недостаток конструкции с постоянным магнитом, которая проще, компактнее и дешевле конструкции с дугогасительной катушкой. Способ гашения дуги с помощью последовательно включенной катушки состоит еще в том, что наибольшую напряженность поля
нужно создать при критических токах, которые невелики. Дугогасительное поле становиться
большим только при больших токах, когда можно обойтись и без него, так как электродинамические силы становятся достаточно значительными для выдувания дуги.
Магнитное гашение широко используется в аппаратах, рассчитанных на нормальное
атмосферное давление. В автоматических воздушных выключателях на напряжение до 600В
(за исключением быстродействующих) дугогасительные катушки не применяют, так как это
аппараты преимущественно ручного управления и у них легко создать достаточно большой
раствор контактов. Однако усиление поля с помощью стальных скоб, охватывающих токоведущие части, применяется довольно часто. Дугогасительные катушки используются в однополюсных электромагнитных контакторах постоянного тока, так как раствор контактов там
нужно делать значительно меньшим во избежание применения чрезмерно большого втягивающего электромагнита.
Гашение дуги переменного тока
При переменном токе возможен процесс гашения дуги, который существенно отличается от процесса гашения ее при постоянном токе. Нормальное гашение дуги переменного тока осуществляется в момент перехода тока через нуль, что значительно изменяет картину процесса гашения дуги. Если при постоянном токе необходимо принудительно оборвать ток дуги и деионизировать дуговой промежуток, то при переменном токе достаточно
обеспечить условия, чтобы после погасания ее при прохождении тока через нуль дуга
вновь не зажглась в следующем полупериоде. Однако все описанные факторы, способствующие повышению напряженности электрического поля горящей дуги постоянного
тока вследствие охлаждения и деиониза-ции ствола, способствует и гашению дуги переменного тока, так как уменьшают сдвиг фаз тока, напряжения в цепи и подводимое к
промежутку напряжение.
Так же влияет индуктивность нагрузки: повышение коэффициента мощности существенно облегчает гашение дуги.
Скорость движения дуги. Средняя скорость движения дуги переменного тока близка к скорости дуги постоянного тока. Однако было обнаружено, что при расстояниях
25...100 мм между круглыми параллельными медными и стальными проводниками диаметром 5 мм и токе не менее 100...180А дуга не движется. Когда ток лишь немного
больше 180 А, дуга сразу начинает двигаться со скоростью 1...2 м/с. Из этого можно сделать вывод, что дуга переменного тока более склонна к неподвижности, чем дуга постоянного тока. С увеличением скорости движения опорных точек дуги восстанавливающая
прочность промежутка должна существенно возрастать вследствие снижения их температуры.
Электродинамическое воздействие на дугу. При постоянном токе электродинамическое воздействие на дугу с помощью соответствующего расположения токоведущих частей является эффективным, так как способствует быстрому движению ее в нужном
направлении.
У выключателей, работающих при напряжении 380В и частоте сети 50 Гц, критических токов не наблюдается, так как при малых токах, когда дуга не выбрасывается
электродинамическими силами из области между контактами, она гаснет из-за высокого
напряжения дугового промежутка С/д.
При разработке конструкции аппаратов следует принимать специальные меры, которые способствуют гашению электрической дуги (увеличение количества разрывов цепи,
раствора контактов, электродинамического воздействия на дугу или притяжение ее к
стальным деталям и т.д.)
Количество разрывов цепи. На переменном токе обычно используют дугогасительные камеры с несколькими металлическими пластинками (деионная решетка), которые
установлены на пути дуги и разбивают ее на несколько частей.
Частота сети. Большое значение имеет скорость изменения тока перед тем, как
он проходит через нуль, т.е. частота сети. При данном действующем значении тока в моменты времени, непосредственно предшествующие прохождению тока через нуль, мгновенное значение тока будет пропорционально частоте (i = /sin (of).
При повышенных частотах питающей сети (400 Гц и более) процесс гашения дуги
существенно отличается от этого процесса при частоте 50 Гц. При этой частоте к каждому
переходу тока через нуль температура дуги снижается на 30...50 % ее максимального значения. При повышенной частоте из-за инерции дугового разряда такого снижения температуры не наблюдается. Это затрудняет гашение дуги [2].
Гашение дуги в дугогасителъных камерах. Электрическую дугу несложно погасить
путем ее растяжения, но при этом коммутационный аппарат получится громоздким. Следовательно, таким же будет и электротехническое устройство. Задача заключается в том,
чтобы ограничить распространение дуги и ее пламени и погасить дугу в малом объеме, что
необходимо при создании компактных электрических аппаратов и устройств. С этой целью разрыв электрической цепи производят внутри дугогасительных камер, которые
устанавливают в коммутационных аппаратах.
Конструкция камер должна быть такой, чтобы горячие ионизированные газы, которые могут вызвать пробой между соседними токоведущими частями, успевали охладиться
и деиони-зироваться внутри камеры, перед тем как выйти за ее пределы. В некоторых
аппаратах защиты камеры делают настолько герметичными, что горячие газы не успевают
выйти из них до их охлаждения. При этом внутри камеры создается высокое давление.
Такую конструкцию камеры имеют трубчатые разборные предохранители серии ПР.
Камера предохранителя представляет собой фибровый цилиндрический патрон, внутри которого находится плавкая вставка. Гашение дуги, возникающей при плавлении и перегорании плавкой вставки, происходит в среде - высокого давления газов.
Для охлаждения и деионизации ствола дуги и газов, которые она образует внутри камер, создают развитую поверхность охлаждения. При этом дуга находится в узкой щели.
Растягивание дуги.
Самый простой, но самый не эффективный способ при этом увеличивается падение
напряжения на столбе дуги вследствие увеличения активного сопротивления дуги Rg : Ug =
iRg. Площадь поверхности дуги увеличивается интенсивнее идут процессы рекомбинации,
улучшаются условия её охлаждения. Однако для того, чтобы, например, погасить дугу с
током I = 100A и напряжение U =220 B требуется растянуть дугу на расстояние 25 ÷ 30 см ,
что практически в электрических аппаратах сделать невозможно ( увеличиваются габариты).
Поэтому данный способ используется в качестве основного только у слаботочных электрических аппаратов (реле, магнитные пускатели, выключатели).
Охлаждение дуги.
Основной источник зарядов - термическая ионизация и если принудительно дугу
охлаждать (воздухом, маслом), то она эффективно гасится. Это самый эффективный способ,
но самый дорогой и применяется в электрических аппаратах выше 1000 В .
Д у г о г а с и т е л ь н а я к а м е р а – ч а с т ь электрического аппарата, предназначенная способствовать гашению электрической дуги и ограничивать распространение ионизированных газов
и пламени. Дугогасительная камера создает условия, способствующие гашению дуги в малом объеме и
в наиболее короткое время при малом износе токоведущих частей (контактов и рогов); ограничение
звукового и светового эффекта при гашении дуги, направление потока расплавленных и ионизированных газов в определенное место, где они не могут вызвать перебросов в результате резкого снижения
диэлектрической прочности воздуха. Дугогасительные камеры бывают глухие и открытые. Глухие
представляют собой замкнутый объем, не имеющий связи с внешним пространством (например, у
предохранителей)
Д у г о г а с и т е л ь н а я к а м е р а с м а г н и т н ы м д у т ь е м — дугогасительная камера с
дутьем, в которой для перемещения дуги имеется катушка или постоянный магнит, создающие магнитное поле в зоне дуги.
Магнитное дутьё - происходит увеличение длины дуги путём её растяжения и одновременное воздействие на ствол дуги путём охлаждения, добиваясь увеличения продольного градиента напряжения.
При расхождении контактов возникает электрическая дуга. Взаимодействие магнитного
поля с током дуги приводит к образованию
силы (направление определяется по правилу
левой руки). Под действием этой силы дуга
быстро перемещается, встречает аэродинамической сопротивление (сопротивление
воздуха), интенсивно охлаждается, а на рогах происходит её дополнительное растяжение. Чем больше скорость движения дуги, тем
интенсивнее идет охлаждение, и вольтамперная характеристика дуги резко подымается
вверх.
Д у г о г а с и т е л ь н а я к а м е р а с у з к о й щ е л ь ю — дугогасительная камера электрического аппарата, у которой существенным фактором при гашении дуги является охлаждение
ее стенками камеры
Гашение в продольных щелях.
Так как дугу требуется не просто погасить, а в малом объёме при малых звуковых и
световых эффектах, то магнитное дутьё всегда является составной частью дугогасительного
устройства (камеры). Конструктивно камера представляет собой продольную щель.
Дуга охлаждается и за счет движения вверх и за счет теплообмена со стенками камеры. Дуга
удлиняется за счет конфигурации схемы в два раза. Это основной способ гашения дуги. Материал щели - дугостойкий теплоёмкий материал на основе асбоцемента, керамики и пластмассы. Даже после погасания дуги остаётся пламя дуги, которое может быть выброшено за
пределы камеры, это опасно для обслуживающего персонала, и пожароопасно. Потому над
дугогасительной камерой устанавливаются решётки из теплопроводящих металлических
пластин. Высокая теплоёмкость, теплопроводность и разная поверхность их соприкосновения с пламенем, значительный путь, который пламя проходит в пластине способствует полной дегеонизации пламени.
Д у г о г а с и т е л ь н а я к а м е р а с д е и о н н о й р е ш е т кой — дугогасительная камера
электрического аппарата, в которой существенным фактором при гашении дуги является разделение ее на ряд последовательно соединенных коротких дуг, горящих между металлическими
пластинами, образующими решетку.
Катушка магнитного дутья — катушка контактора, создающая магнитное поле для
перемещения дуги в дугогасительной камере.
Дугогасительные рога электрическогого аппарата — электроды, предназначенные
для обеспечения движения в определенном направлении электрической дуги, возникающей на
контактах контактора, и облегчающие ее гашение.
Решётка - основной способ гашения дуги на переменном токе, в 7-8 раз эффективнее, чем
способ на постоянном токе. Дуга гаснет при первом же переходе тока через ноль в первый
же полупериод после попадания в решётку. Для деионизации пламени также используется
дугогасительная решётка.
Пластины образуют дугогасительную решетку. Дуга за счет электродинамических усилий
“загоняется“ в решетку, где разбивается на ряд последовательно включенных коротких дуг.
У каждой пластины решётки возникают около электродные падения напряжения. За счёт
суммы около электродных падений напряжений суммарное падение напряжения становится
больше, чем даваемое источником питания, и дуга гаснет.
Дополнительно она охлаждается:
а) За счёт воздуха при перемещении её вверх,
б) За счёт отвода теплоты в пластины.
Для эффективного выхождения дуги в пластины, они выполняются из ферромагнитного материала, а в целях уменьшения окисления и увеличения теплопроводности эти пластины покрываются медью.
Электрические аппараты ручного управления
Рубильник – простейший аппарат ручного управления, который используется для коммутации электрических цепей при напряжении до 660В переменного тока и 440В постоянного
тока и токах от 25 до 10000 А.
Кроме рубильников к коммутационным аппаратам ручного управления относят рубильники, переключатели, пакетные выключатели, универсальные переключатели, контроллеры. Эти аппараты служат для включения и отключения, а переключатели — для переключения электрических цепей постоянного и переменного тока при номинальной нагрузке.
По количеству полюсов рубильники подразделяются на одно-, дух- и трехполюсные,
по роду токауправления бывают с центральной и боковой рукоякоцй, по способу присоединения - с передней и задней стороны аппарата.
Рубильники и переключатели выпускают в одно-, двух- и трехполюсном исполнении
с центральным или рычажным приводом для переднего или заднего присоединения проводов. Рубильники с центральной рукояткой служат в качестве разъединителя, т. е. отключают
предварительно обесточенные электрические цепи, а с боковой рукояткой и рычажными
приводами — отключают цепи под нагрузкой.
Буквенные обозначения рубильников: Р - рубильник; П - переключатель; вторая буква
- П - переднее присоединение проводов; Б - с боковой рукояткой; Ц - с центральным рычажным механизмом. Цифры обозначают: первые (1, 2 и 3) - число полюсов, вторая - номинальный ток (1 - 100 А, 2 - 250 А, 4 - 400 А и 6 - 600 А).
Рубильники и переключатели с боковой рукояткой и с рычажным приводом выпускают как с дугогасительными камерами, так и без них. Рубильники с центральной рукояткой
выпускают без дугогасительных камер с искрогасительными контактами. Плотность приле-
гания контактных поверхностей ножа и губок обеспечивается за счет пружинящих свойств
материала губок (у рубильников до 100 А) и за счет стальных пружин (у рубильников более
200 А).
Для предохранения ножей от оплавления дугой при отключении рубильники на
большие токи выполняют с искрогасительными или дугогасительными контактами. Искрогасительные контакты, которыми снабжены ножи, при отключении отходят от губок под действием своих пружин независимо от скорости движения рукоятки и привода рубильника.
Дугогасительные контакты рубильников расположены открыто или внутри дугогасительных камер. Они служат для обеспечения быстрого гашения электрической дуги и исключения переброса ее на соседние токопроводящие или заземленные конструкции распределительного устройства. Переключатели перекидные имеют такое же конструктивное устройство, что и рубильники, и служат для коммутации электрических цепей.
В некоторых конструкциях рубильники совмещают с предохранителями или используют предохранители в качестве ножей. Такая конструкция, позволяющая выполнять функции коммутации и защиты, называют блоком предохранитель-выключатель (БПВ).
В целях безопасности для обслуживающего персонала рубильники заключаются в металлический защитный кожух.
Выключатели-разъединители ВР
Выключатели-разъединители (рубильники) ВР32-31, ВР32-35, ВР32-37, ВР32-39
предназначены для включения, пропускания и отключения переменного тока номинальным
напряжением до 660 В номинальной частоты 50 и 60 Гц и постоянного тока номинальным
напряжением до 440В в устройствах распределения электрической энергии.
Классификация выключателей-разъединителей ВР:
По степени защиты рукоятки: IР00, IР32.
По наличию вспомогательных контактов: без вспомогательных контактов; со вспомогательными контактами.
По виду рукоятки ручного привода: без рукоятки; боковая рукоятка; передняя смещенная рукоятка; боковая смещенная рукоятка.
По расположению плоскости присоединения внешних зажимов контактных выводов:
1 — параллельно плоскости монтажа; 2 — перпендикулярно плоскости монтажа; 3 — комбинированное: ввод параллельно, вывод перпендикулярно плоскости монтажа; 4 — комбинированное: ввод перпендикулярно, вывод параллельно плоскости монтажа.
По числу полюсов и числу направлений: однополюсный выключатель-разъединитель
на одно направление; двухполюсный выключатель-разъединитель на одно направление;
трехполюсный выключатель-разъединитель на одно направление; однополюсный выключатель-разъединитель на два направления; двухполюсный выключатель-разъединитель на два
направления; трехполюсный выключатель-разъединитель на два направления.
Блоки предохранители – выключатель
Для уменьшения габаритных размеров распредустройства выпускаются блоки
предохранитель – выключатель (БПВ), обеспечивающие отключение номинальных токов и
защиту цепей от токовых перегрузок и коротких замыканий. В БВП при вращении рукоятки
траверса с установленным на ней предохранителем перемещается и контакты аппарата размыкаются.
Наличие двух разрывов на полюс обеспечивает отключение номинальных токов до
350 А при переменном U до 550 В. Для отключения номинального постоянного тока 350 А
при U до 440 В разрывы снабжаются дугогасительными деионными решетками.
Съем патрона с перегоревшей вставкой возможен только в отключенном положении
БПВ после освобождения специальной защелки. Электрическая износостойкость аппарата
2500, механическая 500 циклов.
Кнопки управления – электрические аппараты ручного управления, предназначенные для подачи оператором управляющего воздействия при управлении различными электромагнитными аппаратами (реле, пускателями, контакторами), а также для коммутирования цепей управления, сигнализации, электрической блокировки цепей постоянного и переменного тока.
Пакетные выключатели и переключатели – электрические аппараты ручного управления,
предназначенный для коммутации цепей управления и сигнализации в схемах пуска реверса
электродвигателей, а также электрических цепей переменного тока напряжением 380 В и постоянного тока напряжением 220 В небольшой мощности под нагрузкой.
Малогабаритные переключатели - электрические аппараты ручного управления, предназначенные для установки на панелях щитов, используются для дистанционного управления
электромагнитными аппаратами (реле, пускателями, контакторами), а также для коммутирования цепей управления, сигнализации, электрической блокировки цепей постоянного и
переменного тока напряжением до 220 В и с током до 6 А.
Контроллер – коммутационное устройство, осуществляющее пуск и регулирование скорости электродвигателя. Многоцепной электрический аппарат с ручным или ножным приводом
для непосредственной коммутации силовых цепей электродвигателей. По конструкции они
подразделяются на кулачковые, барабанные, плоские и магнитные.
Контроллеры служат для ручного переключения цепей постоянного и переменного
тока и создания различных электрических схем включения, регулировки частоты вращения,
реверсирования, торможения и остановки электродвигателей. Наиболее широко применяются барабанные и кулачковые контроллеры. Основные части барабанного контроллера (рис.
86, а) — штурвал 3, соединенный с валом 4, на котором находится барабан из изолирующего
материала 5 с укрепленными на нем контактами-сегментами 6, неподвижная траверса 2 с
расположенными на ней пружинящими контактными пальцами 7.
Рис 7. Схема устройства контроллеров: а барабанного, б — кулачкового
Провода электрической цепи присоединяют к контактным пальцам, которые разделены друг
от друга межконтактной теплостойкой перегородкой. Недостатком контроллеров барабанного типа являются быстрый износ трущихся контактных частей и их подгорание вследствие
затяжки разрыва дуги. Число включений — не более 240 в час. Кулачковые контроллеры
(см. рис. 7, б) более просты и совершеннее барабанных. Имеют большую отключающую способность (до 600 отключений в час). При повороте вала 4 вращается
фасонная кулачковая 200 шайба 7, по которой скользит ролик 5, удерживая подвижный контакт 12 и неподвижный 11 в разомкнутом положении.
Включение контактов происходит за счет движения ролика 5 по шайбе 7. Попадая в вырез
шайбы 7, ролик опускается и под действием пружин 9 та. 10 замыкаются контакты 12 и 11.
При дальнейшем вращении шайбы ролик поднимается и контакты 12 и 11 снова размыкаются. Каждый контактный элемент имеет дугогасительное сопротивление.
Резисторы и элементы сопротивлений – аппараты управления, которые предназначены для регулирования тока в электрической цепи за счет изменения ее сопротивления (омического, индуктивного или емкостного). Резисторы – омические или активные сопротивления. В зависимости
от назначения сопротивления подразделяются на пусковые, тормозные, регулировочные, добавочные, разрядные, нагрузочные, нагревательные, заземляющие и установочные.
Магнитная система электрических аппаратов постоянного и переменного тока
Под магнитной цепью понимают устройство, которое состоит из одного или нескольких ферромагнитных тел и служит для усиления магнитного поля и образования необходимого пути, вдоль
которого замыкается магнитный поток, создаваемой магнитодвижущей силой (МДС) катушки.
Магнитная цепь аналогично электрической содержит источник МДС (в электрических сетях –
ЭДС) – катушку, магнитопроводы (в эл. сетях - провода), воздушные зазоры (катушку).
Магнитная система — совокупность ферромагнитных деталей электромагнитного механизма, предназначенная для локализации в ней основного магнитного поля.
Магнитная цепь электромагнитного устройства – совокупность деталей и сред, по которым
проходит магнитный поток.
Магнитопровод — магнитная система или ее часть в виде отдельной конструктивной единицы.
Сердечник — часть магнитопровода, на которой или вокруг которой расположена обмотка.
Магнитный стержень — сердечник, имеющий форму призмы или цилиндра.
Ярмо — часть магнитопровода, на которой или вокруг которой обмотка не расположена.
Полюс магннтопровода — часть магнитопровода, которая предназначена для выхода рабочего магнитного потока в окружающую немагнитную среду или для его входа в магнитопровод нз
немагнитной среды.
Немагнитный зазор — промежуток в магнитной цепи, не заполненный магнитным материалом.
Магнитные материалы
Для электромагнитных систем применяют так называемые магнитомягкие материалы, обладающие узкой петлей гистерезиса и высокой магнитной проницаемостью. Эти материалы характеризуются кривой намагничивания, представляющей собой зависимость магнитной индукции от
напряженности магнитного поля.
Для постоянных магнитов применяют магнитотвердые материалы, обладающие широкой петлей
гистерезиса и малой магнитной проницаемостью.
Из большого разнообразия ферромагнитных материалов в электрических аппаратах используются ферросплавы (в состав которых в основном входит железо) и ферриты (неметаллические прессованные материалы из смеси окислов железа с окислами никеля, свинца, цинка и др, подвергающиеся отжигу при Т = 1100 – 1400 оС в процессе изготовления. Для ферритов характерно очень
высокое электрическое сопротивление – в 106 раз выше, чем у электротехнических сталей, поэтому их применяют при очень высоких частотах без существенных потерь на вихревые токи). К
ферросплавам относятся электротехнические стали (сплавы железа, в основном, с кремнием, от
0,5 до 4,5%) и пермаллои (сплавы железа, в основном, с никелем).
Постоянные магниты, обладающие свойством длительно сохранять остаточную намагниченность, изготавливаются из магнитотвердых материалов, характеризующихся широкой петлей
гистерезиса и обладающих в намагниченном состоянии большим запасом магнитной энергии.
Для изготовления постоянных магнитов используют ковкие материалы (углеродистые, хромистые, вольфрамовые и кобальтовые стали) и сплавы из железа, никеля и алюминия.
Большинство электрических аппаратов имеет в своём составе электромагнит. Рассмотрим его
простейшую конструкцию.
Для изготовления электромагнитов постоянного тока широко используется технически чистое
железо.
При подаче напряжения на катушку, по ней протекает ток. Ток создаёт магнитный поток и
намагничивающую силу F=I*W согласно закону полного тока, под действием которой якорь
намагничивается и притягивается к полюсам сердечника . Из физики известно, что сила прямо
пропорциональна квадрату магнитного потока : Pэм = К*Ф2, Рэм = (В2 * S)/µo (0),
µo = 4π*10-7 Гн/м
Сила с которой якорь притягивается к сердечнику пропорциональна квадрату тока.
Классификация электромагнитных механизмов :
1.По роду тока:
а) ЭММ постоянного тока,
б) ЭММ переменного тока.
Имеется в виду ток, протекающий по катушке.
2.По способу включения катушки:
а) С параллельной катушкой ток в катушке в этом случае определяется параметрами самой
катушки и напряжением, подводимом к ней. Катушка выполняется с большим числом витков из
тонкого проводника с большим сопротивлением, ток, протекающий по ней, незначителен, поэтому применяют кнопку.
б) С последовательной катушкой.
В этом случае ток в катушке определяется сопротивлением устройства, которое включено последовательно в цепь электромагнита
3.Классификация по характеру движения якоря.
а) Поворотные ЭММ, якорь поворачивается вокруг оси или опоры.
б) Прямоходовые, якорь перемещается поступательно.
4.По способу действия.
а) Притягивающие. Совершая определённую работу притягивают якорь.
б) Удерживающие. Для удержания грузов (защёлка расцепителя ).
Катушки электромагнитных механизмов
Катушка является одним из главных элементов электромагнитного механизма и должна удовлетворять следующим условиям:
1) обеспечивать надежное включение электромагнитного механизма при наихудших
условиях, т. е. в нагретом состоянии и при пониженном напряжении;
2) не перегреваться выше допустимой температуры при всех возможных режимах, т.
е. при повышенном напряжении;
3) быть механически прочной;
4) иметь определенный уровень изоляции, а в некоторых аппаратах быть влаго-, кислотно- и маслостойкой.
По конструктивному исполнению различают катушки: каркасные — намотка осуществлена на
металлическом или пластмассовом каркасе; бескаркасные бандажированные — намотка производится на съемном шаблоне, после намотки катушки бандажируются; бескаркасные с намоткой
на сердечник магнитной системы.
Обмотки катушек электромагнитных механизмов.
Обмотки напряжения электромагнитов параллельного включения включаются на полное напряжение источника питания и имеет сравнительно высокое сопротивление (до сотен и тысяч Ом).
Обмотки последовательного включения включаются в сеть последовательно с основным сопро-
тивлением нагрузки. Чтобы сопротивление обмоток реле не изменяло величину тока нагрузки
цепи, оно должно быть значительно меньше основного сопротивления нагрузки.
Каркасные обмотки выполняются на специальных каркасах, изготовленных из твердого материала, пропитываются изоляционными составами, затвердевание которых позволяет сохраняить
форму обмоток.
Особенности работы электромагнитных механизмов переменного тока
На работу электромагнитных механизмов переменного тока влияют индуктивность обмотки и
потери мощности на гистерезис и вихревые токи. Для уменьшения потерь мощности магнитопровод таких электромагнитных механизмов выплняется шихтованным из штампованных листов
электротехнической стали. При этом толщина листов тем меньше, чем больше частота напряжения питания и индукция в магнитопроводе.
При переменном токе и потоке в магнитопроводе за счет явлений гистерезиса и вихревых токо
появляются потери энергии.
Устройство и принцип действия электромагнитов
Электромагнитные муфты и тормозные устройства
Электромагниты – электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для
преобразования магнитной энергии в механическую. Они используются как самостоятельный
аппарат (в качестве исполнительных механизмов для управления различными устройствами и
механизмами, для создания силы при торможении движущихся механизмов, для удержания деталей на шлифовальных станках, при подъеме грузов), так и как элемент привода других аппаратов
(электромагнитных реле, пускателей и контакторов). Электромагнит, который применяется в качестве исполнительного механизма называют соленоидом.
Схема применения:
РО
Обозначение среды (пар)
2
2
2
ИМ
Обозначение
технологических
коммуникаций
РО – рабочий орган (задвижка, заслонка и т. д.)
В зависимости от конструктивного исполнения, типа и условий применения выходной
координатой соленоидных исполнительных механизмов (ИМ) могут быть: для ИМ с прямолинейным движением РО – перемещение, скорость и усилие; для ИМ с вращательным движением РО
– угол поворота, частота вращения или развиваемый вращающий момент. За управляющее воздействие принимается электрический сигнал управления на намагничивающей обмотке.
Тяговая статическая характеристика - зависимость электромагнитной силы (усилия притяжения якоря) от величины зазора :
Pэм = f(δ) При U = const для ЭММ с параллельной обмоткой
При I = const для ЭММ с последовательной обмоткой.
Напряжение (ток) срабатывания электромагнитного механизма - это минимальное значение
при котором происходит срабатывание электромагнита.
Напряжение (ток) возврата электромагнитного механизма - это максимальное значение, при
котором якорь возвратиться в исходное положение.
Коэффициент возврата электромагнитного механизма - это отношение МДС , при которой
происходит возврат якоря к МДС срабатывания :
KB =
FBO 3 B I BO 3 B
=
>1
FCPAB I CPAΒ
KB =
U BO 3 B
<1
U CPAB
K B = 0,1 ÷ 0,9
Демпферная обмотка — обмотка, предназначенная для создания магнитного потока, противодействующего изменению магнитного потока, созданного другой обмоткой или постоянным магнитом.
Размагничивающая обмотка — обмотка, предназначенная для создания магнитного потока, уменьшающего магнитный поток, созданный другой обмоткой или постоянным магнитом.
Номинальный момент (усилие) – это величина момента сопротивления или усилия, которые электромагнит может преодолевать при номинальном значении управляющего (входного)
сигнала. Развивая номинальный момент или усилие, электромагнит работает в наиболее оптимальном режиме с отдачей максимальной полезной мощности.
Пусковой момент (усилие) – максимальное значение крутящего момента или усилия, развиваемого электромагнит в момент включения под действием номинальной величины управляющего сигнала. Обычно при оценке электромагнита указывается минимально возможная величина
пускового момента.
Ходовые электромагниты могут быть переменного (однофазные и трехфазные) и постоянного тока. Их основные характеристики – ход якоря, зависимость между перемещением якоря
и тяговым усилием, зависимость между положением якоря (его перемещением) и расходом
электроэнергии и время срабатывания. Эти характеристики зависят от формы магнитопровода,
состоящего из ярма и якоря, расположения намагничивающих обмоток и рода питающего тока
(переменного или постоянного). В зависимости от хода якоря (его максимального перемещения)
различают короткоходовые и длинноходовые электромагниты.
Электромагниты должны отвечать следующим требованиям:
1. Выбираемая конструкция должна соответствовать длине хода, тяговой силе и заданной
тяговой характеристике. Для больших тяговых сил и малой длины хода якоря используют короткоходовые, а для небольших тяговых сил и значительных ходов якоря – длинноходовые электромагниты; для больших перемещений якоря – электромагниты с замкнутым цилиндрическим
магнитопроводом и квазипостоянной тяговой силой.
2. Для быстродействующих систем необходимо применять электромагниты с шихтованным магнитопроводом, а для замедленных систем – с нешихтованным магнитопроводом и поворотным якорем с массивной медной гильзой.
3. Число циклов срабатывания должно быть меньше допустимого.
4. Электромагниты переменного тока при одинаковых совершенных механических работах потребляют электроэнергии больше, чем электромагниты постоянного тока.
5. Быть удобными в эксплуатации и простыми в обслуживании.
Выбор электромагнита осуществляют по напряжению, току и потребляемой мощности.
После выбора электромагнита рассчитывают его обмотки на нагрев, считая, что средняя допустимая температура нагрева 85...90°С.
Недостатки электромагнитов переменного тока:
1. При заданной площади полюсов средняя сила тяги в два раза меньше чем у электромагнитов
постоянного тока.
2. Требуется реактивная мощность.
3. Электромагнитная сила зависит от частоты.
4. Магнитопровод обязательно выполняется шихтованным, т.е. выполнен из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга.
5. Возникают дополнительные потери в магнитопроводе и короткозамкнутом витке.
Поэтому часто используют электромагниты постоянного тока и имеющиеся в наличие источники
переменного тока, используют электромагниты работающие на выпрямленном токе.
Пунктиром показан путь прохождения тока при положительной полуволне, а сплошной
линией соответственно на отрицательной.
В момент включения электромагнита переменного тока возникает ток, который в 10...20
раз больше тока, соответствующего притянутому сердечнику, поэтому допустимое количество
включений за 1 ч ограничивается 150 при ПВ=25 %. Тяговое усилие этих электромагнитов зависит от их типа и составляет 350...1400 Н, а максимальный ход якоря равняется 30...80 мм.
Электромагниты постоянного тока, изготавливают с катушками последовательного и параллельного включения. Электромагниты серии МП выпускают в расчете на напряжение 110 и
220В с ходом якоря до 40 мм и тяговым усилием 250...2500 Н при работе в повторно-кратковременном режиме с ПВ=25 %. Эти электромагниты имеют круто возрастающую характеристику тягового усилия.
Электромагниты серии КМП являются длинноходовыми (ход якоря составляет от 40 до
120 мм), тяговое усилие равняется 115...1000 Н при ПВ=25 %. В отличие от электромагнитов
серии МП они имеют жесткую характеристику тягового усилия и работают в вертикальном положении.
Электромагниты серии ВМ отличаются от электромагнитов КМП тем, что они защищены
от попадания в них влаги.
Для прямолинейного перемещения элементов управления станков и других механизмов
производятся специальные электромагниты переменного тока серий МИС и МИС-Е защищенного и открытого исполнения с тяговым усилием 10...300 Н, массой 0,6...12 кг и ходом якоря
5...40 мм.
Для управления гидро - и пневмоаппаратами используют электромагниты серии МТ
(маслонаполненные) с тяговым усилием 10...40 Н, массой 0,9...2,45 кг, длиной хода якоря
1...15 мм. Допустимое количество циклов - 600..2400 в час; номинальное тяговое усилие составляет 4, 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100 и 160 Н; степень защиты /POO, IP20, JP65; напряжение
питания 24, 110, 380 В.
Длинноходовые электромагнитные серии ЭД однофазного переменного тока напряжением
до 380В тянущего и толкающего исполнений имеют номинальное усилие 4...160 Н; ПВ — 15,
40, 100 %; допустимое количество циклов — 150, 600, 1200, 2400 в час; максимальный ход
якоря -- 10, 15, 25, 30 мм, степень защиты — IPOO, IP65.
Электромагнитные муфты и тормозные устройства
Электромагнитные муфты – электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для переключения кинематических цепей в передачах вращательного движения металлорежущих станков, а также для пуска, реверса и торможения приводов станков. Подразделяются
на фрикционные, ферропорошковые и гистерезисные.
1 – электродвигатель, 2 – ведущая муфта, ведомая муфта, 3 – обмотка возбуждения, 5 –
контактные кольца, 6 – редуктор, 7 – рабочий орган машины. Величина тока возбуждения может регулироваться, например, с помощью резистора R, за счет чего и происходит изменение скорости ведомой
части муфты и тем самым исполнительного органа.
Фрикционные муфты (муфты трения).
Изготовляются в многодисковом исполнении.
Рис. 8. Электромагнитная фрикционная муфта
Проходящий по обмотке 9 ток создает магнитный
поток, замыкающийся через якорь 3. Якорь может перемещаться в осевом направлении по втулке 2. Когда якорь
притягивается к магнитопроводу, он своей верхней частью прижимает диски 6 и 8 друг к другу и тем самым
вводит ведомую часть муфты в зацепление с ведущей частью за счет сил трения, возникающих на боковых поверхностях дисков. Верхние диски 6 связаны с ведущей
частью муфты 5, укрепленной на валу 1. Эти диски имеют зубцы, которые входят во внутренние продольные
пазы 7 и создают механическую связь дисков с деталью
5. Нижние фрикционные диски 8 имеют такую же связь через аналогичные зубцы и пазы 4 на
корпусе муфты, связанном с ведомым валом 12. Таким образом, если диски 6 и 8 плотно прижать
друг к другу, то ведущая и ведомая части муфты войдут в зацепление.
Напряжение на обмотку муфты подается через контактные кольца (на рисунке они не показаны). При снятии напряжения с обмотки муфты электромагнитная сила исчезает и якорь 3
перемещается влево под действием возвратных пружин 10, фиксированных на выступах. Силы
трения между боковыми поверхностями дисков 6 и 5 исчезают и муфта выходит из зацепления.
Реверсивные муфты, позволяют изменять направление вращения ведомого вала. В таких
системах имеются два ведущих вала, вращающихся в разные стороны. Если подать напряжение
на обмотку первой ведущей системы, то якорь муфты переместится в одну сторону и введет ведомую часть в зацепление с первым ведущим валом. Если подать напряжение на обмотку второй
ведущей системы, то якорь переместится в другую сторону и введет ведомую часть в зацепление
со вторым ведущим валом, при этом направление вращения изменится на противоположное. На
основе такой системы можно осуществить муфту-тормоз. Для этого надо вместо одной из ведущих частей иметь неподвижную систему с обмоткой. При подаче напряжения па эту обмотку
якорь притягивается к неподвижной системе и ведомая часть затормаживается.
Магнитопроводы муфт обычно изготовляют из магнитно-мягкого материала. Если обмотка муфты питается переменным током, то магнитопровод изготовляют из шихтованной электротехнической стали разных марок с толщиной листа от 0,35 до 1,0 мм или из легированной стали. Возможно использование магнитодиэлектриков (ферритов) для изготовления магнитопроводов муфт переменного тока. Очень высокое удельное электрическое сопротивление ферритов (в
106 раз выше, чем у стали) практически полностью исключает потери от вихревых токов.
Фрикционные диски электромагнитных муфт (поверхности трения) изготовляют из износоустойчивых материалов с большим коэффициентом трения. Могут использоваться также
обычные материалы: сталь по стали, сталь, по чугуну, сталь по бронзе, бронза по бронзе и т. п.
Наиболее совершенными для поверхностей трения следует считать металлокерамические материалы, например, следующего состава (% по массе): медь — 68, олово — 8, свинец — 7, графит
— б, кремний — 4, железо — 7. Равномерная смесь порошков этих компонентов прессуется при
давлении около 108 Па и затем спекается при температуре 700—800 0 С. Легкоплавкие компонен-
ты (олово, свинец) проникают в поры смеси и спаивают весь состав. Металлокерамические фрикционные диски работают плавно, без заеданий и допускают высокую местную температуру нагрева (обычно температура не должна превышать 200" С). Коэффициент трения таких дисков зависит от температуры. Ферропорошковые муфты, основаны на использовании способности ферромагнитной смеси затвердевать в магнитном поле. Рассмотрим две стальные детали с обращенными друг к друг; плоскими поверхностями, между которыми имеется небольшой воздушный зазор. Одна деталь жестко связана с ведущим другая с ведомым валами привода. Если пространство между плоскими поверхностями заполняется мелким ферромагнитным порошком, то
при наличии магнитного поля в воздушном зазоре частицы порошка образуют механические цепочки — связки, которые создают силу сцепления одной детали с другой. В результате вращение
от ведущего вала передается к ведомому.
При снятии магнитного поля связки распадаются, механическая связь между ведущей и
ведомой частями нарушается, и ведомая система перестает вращаться.
Наличие ферромагнитного порошка приводит к необходимости создавать соответствующие уплотнения, чтобы порошок не выходил за пределы рабочих зазоров. Частицы порошка, попавшие в подшипники, приводят их к разрушению. Поэтому кроме уплотнений устанавливаются
магнитные ловушки на валу - постоянные магниты, к которым притягиваются частицы ферромагнитного порошка, вышедшие из муфты.
В ферропорошковых муфтах используется порошок карбонильного, вихревого или кремнистого железа, а также порошки оксиферов (ферритов). Зерна имеют правильную сферическую
форму (диаметр частиц — порядка 10 мкм). Ферромагнитный порошок обычно применяется в
равномерной смеси с разделителем — графитом, оксидом цинка, двуоксидом кремния, тальком
или другими веществами (например, 20 ч. железа и 1 ч. разделителя). Он предназначен для разделения частиц порошка, а также для предохранения их от слипания и комкования. В ферропорошковых муфтах может использоваться также смесь ферромагнитного порошка с минеральным маслом или кремнийорганической жидкостью. Муфты с жидким разделителем неудобны в эксплуатации и сложны в изготовлении вследствие необходимости надежной герметизации смеси.
Поэтому более широко распространены муфты с сухими разделителями. Повышение частоты
вращения муфты приводит к увеличению центробежных сил, воздействующих на возникающие в
них ферромагнитные связки. При больших частотах вращения частицы ферромагнитного порошка могут переместиться к периферии зазора и заклинить муфту. Поэтому работа ферропорошковых муфт на частотах более 3000 об/мин не допускается. Ферропорошковые муфты имеют ряд
преимуществ перед электромагнитными муфтами трения; меньшую мощность управления, время
срабатывания на порядок величины (в 10 раз) меньше, отсутствие поверхностей трения, подверженных механическому износу, и т. п. Но при одинаковых передаваемых мощностях габариты и
масса ферропорошковых муфт больше, чем фрикционных. Ферропорошковые муфты целесообразно применять, когда по условиям работы требуется большая частота переключений и высокое
быстродействие. Большим преимуществом ферропорошковых муфт является отсутствие изнашиваемых элементов, например, таких, как диски трения в фрикционных муфтах.
В гистерезисных муфтах передача вращающего момента осуществляется посредством
взаимодействия между магнитным полем индуктора, связанного с ведомым валом, и намагниченными в этом поле участками магнитно-твердого материала (активный слой), связанными с ведущим валом.
При выборе электромагнитной муфты необходимо учитывать следующие требования:
принцип действия муфты должен соответствовать требуемому режиму (позиционного действия
или при регулировании частоты вращения) и области применения; муфта должна быть рассчитана на требуемую мощность и обладать перегрузочной способностью; муфта должна обеспечить
требуемый коэффициент передачи, требуемое быстродействие и надежность; муфта должна быть
удобной в эксплуатации и простой в обслуживании.
Электромагнитные тормозные устройства – электромагнитные аппараты дистанционного управления, предназначенные для фиксации положения механизма при отключенном
электродвигателе.
Электроприводы ряда рабочих машин и механизмов снабжаются специальными устройствами, которые обеспечивают остановку (фиксацию) исполнительных органов в заданных поло-
жениях, ограничение пути торможения после отключения двигателя, а также удержание (фиксацию) исполнительных органов в определенном положении после отключения двигателя. К таким
рабочим машинам относятся в первую очередь подъемно-транспортные механизмы — краны,
лифты, подъемники, эскалаторы и т.д.
Применяемые тормозные устройства имеют весьма разнообразное исполнение. Они
подразделяются по виду используемого - привода на электромагнитные, гидравлические, пневматические; по конструкции фрикционных элементов — дисковые, конические и цилиндрические,
которые, в свою очередь, бывают колодочными и ленточными; по начальному положению фрикционных элементов — на нормально разомкнутые и нормально замкнутые.
В большинстве ЭП находят применение тормозы с приводом от электромагнитов, называемые электромагнитными. Эти тормозы подразделяются по роду тока — постоянного и переменного; по длине хода якоря электромагнита — длинноходовые и короткоходовые; по режиму работы — продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60% от времени цикла работы ЭП. Короткоходовой тормоз имеет ход якоря электромагнита, близкий или равный перемещению фрикционных элементов (колодок), а ход якоря электромагнита длинноходового тормоза в несколько
раз превышает это перемещение. За счет этого в соответствии с правилами механики требуемое
усилие электромагнита длинноходового тормоза может быть во столько же раз меньше.
Принцип действия нормально замкнутого колодочного тормоза с приводом от электромагнита состоит в следующем. В исходном «нормальном» положении, когда электромагнит не подключен к источнику питания, его колодки с помощью пружины прижимаются к тормозному
шкиву, расположенному на валу двигателя, и затормаживают его. При включении двигателя
напряжение одновременно подается и на обмотку электромагнита. Якорь электромагнита, притягиваясь к сердечнику, растормаживает колодки тормоза, и двигатель начинает вращаться. При
отключении двигателя теряет питание и электромагнит, и пружина вновь прижимает колодки к
шкиву, обеспечивая торможение ЭП.
В ЭП некоторых производственных механизмов, в первую очередь крановых, в тормозах
переменного тока применяются так называемые электрогидравлические толкатели (ЭГТ). По
сравнению с тормозами с приводом от электромагнитов переменного тока они имеют более высокую износостойкость, обеспечивают плавную работу тормоза, характеризуются меньшим потреблением тока и большей надежностью в работе.
Электрогидравлический толкатель представляет собой комплексное устройство, включающее электродвигатель переменного тока небольшой (до 0,4 кВт) мощности, приводимый им центробежный насос и гидроцилиндр с поршнем, с которым соединен выходной шток ЭГТ. Внутренняя полость ЭГТ залита маслом.
Работает ЭГТ следующим образом. При подаче на двигатель напряжения он начинает вращать рабочее колесо насоса. Последний создает давление под поршнем, который начинает перемещаться со штоком вверх и растормаживать колодки тормоза. В верхнем положении открываются каналы в цилиндре, масло перетекает в нижнюю часть ЭГТ и движение прекращается. Время подъема и опускания штока ЭГТ обычно составляет 0,3-1,5с,
Кроме тормозов, которые представляют собой отдельное устройство, в ЭП находят широкое применение встраиваемые в двигатель тормозы, составляющие с ним единый конструктивный модуль. Такие встраиваемые тормозы выполняются, как правило, дисковыми и имеют
управление от электромагнитов постоянного и переменного тока.
Реле
Реле называется устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение
(переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего (входного) сигнала, изменявшегося непрерывно в определённых пределах. Релейные элементы (реле) находят широкое
применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические
операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию
электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня;
выполнять функции запоминающего элемента и т. д.
Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин,
на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по
конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле
может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины.
Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего,
промежуточного и исполнительного. Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает
контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину. Промежуточный
элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент. Исполнительный элемент осуществляет
передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом. Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь различные исполнения, как по принципу действия, так и по устройству. Например, в реле максимального тока или
реле напряжения воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, в реле давления –
в виде мембраны или сильфона, в реле уровня – в вице поплавка и т.д.
По устройству исполнительного элемента реле подразделяются на контактные и бесконтактные. Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических
контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание или полный механический разрыв выходной цепи. Бесконтактные реле воздействуют
на управляемую цепь путём резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения
(тока).
Основные характеристики реле определяются зависимостями между параметрами выходной и входной величины. Различают следующие основные характеристики реле.
1. Величина срабатывания Хср – значение параметра входной величины, при которой
реле включается. При Х < Хср выходная величина равна Уmin, при Х ≥ Хср величина У скачком изменяется от Уmin до Уmax и реле включается. Величина срабатывания, на которую отрегулировано
реле, называется уставкой.
2. Мощность срабатывания Рср – минимальная мощность, которую необходимо подвести
к воспринимающему органу для перевода его из состояния покоя в рабочее состояние.
3. Управляемая мощность Рупр – мощность, которой управляют коммутирующие органы
реле в процессе переключении. По мощности управления различают реле цепей малой мощности
(до 25 Вт), реле цепей средней мощности (до 100 Вт) и реле цепей повышенной мощности (свыше
100 Вт), которые относятся к силовым реле и называются контакторами.
4. Время срабатывания tср – промежуток времени от подачи на вход реле сигнала Х ср до
начала воздействия на управляемую цепь. По времени срабатывания различают нормальные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени. Обычно для нормальных реле tср = 50…150
мс, для быстродействующих реле tср < 50 мс, для замедленных реле tср = 0,15…1 с и для реле времени tср > 1 с.
Обмотка реле показывается на принципиальных
электрических схемах значком, приведенным на рис. 9-а.
а)
б)
в)
Реле может иметь различное число контактов, одни из которых разомкнуты при отсутствии тока в обмотке и замыа)
б) в)
каются при срабатывании реле. Такие контакты называРис. 9 Условное
ются замыкающимися и обозначаются на принципиальобозначение
ных схемах согласно рис. 9-б. Другие контакты замкнуты
катушки (а),
при отсутствии тока и размыкаются при срабатывании
замыкающегося
реле. Это размыкающиеся контакты, они обозначаются,
(б) и
как показано на рис. 9-в. Положение контактов реле покаразмыкающегос
я (в) контактов.
зывается на принципиальных электрических схемах для обесточенного состояния катушки данного реле.
Воспринимающий орган реле – часть аппарата, которая непосредственно воспринимает изменения электрических величин, подведенных к реле, и производит соответствующие им изменения в других органах или частях реле.
Исполнительный орган реле - часть аппарата, которая, воздействуя на внешние цепи, производит отключение выключателей, подачу предупредительных сигналов или запуск других реле. Исполнительным органом являются контакты реле. Кроме того, некоторые реле имеют орган замедления или выдержки времени.
Все реле делятся по назначению на три группы:
Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение контролируемых величин,
например тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д.;
Вспомогательные реле (промежуточные), управляемые другими реле и выполняющие функции
введения выдержки времени, размножения контактов, передачи команд от одних реле к другим, воздействия на выключатели, сигналы и т.п.;
Сигнальные (указательные) реле, фиксирующие действие защиты и управляющие звуковыми и
световыми сигналами.
Реле тока – реле, воспринимающий орган которого реагирует на изменение тока.
Реле напряжения – реле, воспринимающий орган которого реагирует на изменение напряжения.
Максимальные реле – реле, срабатывающие, когда значение воздействующей величины превосходит заданную.
Минимальные реле – реле, срабатывающие, когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.
Электромагнитные реле - реле, у которого контакты перемещаются при притягивании якоря к сердечнику электромагнита, по обмотке которого протекает ток. Электромагнитные
реле, благодаря простому принципу действия и высокой надежности, получили самое широкое
применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок. Электромагнитные
реле делятся на реле постоянного и переменного тока.
Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле
одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, а поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала.
Электромагнитное нейтральное реле состоит из трех основных частей: контактной системы, магнитопровода (ярмо, сердечник, якорь)
и катушки. В настоящее время в технике применяются электромагнитные реле различных
конструктивных форм, но наиболее распространёнными являются реле с поворотным якорем
(рис. 10). Реле состоит из контактных пружин 1 с
контактами 2; якоря 3; латунного штифта отлипаРис.10. Конструктивная
ния 4, служащего для облегчения отрыва якоря от
схема
сердечника при выключении управляющего сигэлектромагнитного реле
нала, каркаса с обмоткой 5, сердечника 6 и ярма
7. При протекании электрического тока по обмотке 5 возникает магнитное поле. Магнитный
поток замыкается через ярмо 7, якорь 3, воздушный зазор между якорем и сердечником 6, и через
сердечник. Сердечник и якорь намагничиваются,
в результате чего возникает электромеханическая
сила, и якорь притягивается к неподвижному сердечнику. При этом конец якоря сжимает контактные пружины 1 и замыкает (размыкает) контакты 2. При отключении обмотки от сети исчезает сила, притягивающая якорь к сердечнику и под действием контактных пружин якорь возвращается в исходное положение. На якоре снизу имеется немагнитный штифт отлипания, который
служит для облегчения отхода якоря от сердечника при выключении тока, поскольку он затруднён из-за остаточного магнетизма сердечника.
Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока определенной частоты, то есть основным источником энергии является сеть переменного тока.
Конструкция реле переменного тока напоминает конструкцию реле постоянного тока,
только сердечник и якорь изготавливаются из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на гистерезис и вихревые токи. Если не предпринимать специальных мер, то электромеханическая сила, с помощью которой притягивается подвижный якорь, является пульсирующей и проходит через нуль дважды за период питающего напряжения (кривая F2 на рис. 11-а).
Рис. 11. К принципу действия реле
переменного тока
Для устранения вибраций якоря торец неподвижного сердечника расщепляется на две части
(рис. 11-б), на одну из которых насаживается медный короткозамкнутый виток, выполняющий
роль экрана. При подаче переменного питающего напряжения на обмотку реле по сердечнику
проходит переменный магнитный поток Ф, который у конца сердечника разветвляется. Часть
магнитного потока Ф2 проходит через неэкранированную половину конца сердечника, а другая
часть магнитного потока Ф1 проходит через экранированную половину. Магнитный поток Ф1 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС, создающую ток, который, в свою очередь, вызывает магнитный поток Ф3, направленный навстречу потоку Ф1. В результате воздействия Ф3 поток Ф1 отстает по фазе относительно потока Ф2 на угол 60…80°. Потоки Ф1 и Ф2 создают электромеханические усилия F1 и F2 (рис. 11-а), сдвинутые между собой также на угол 60-80°. Поэтому суммарное электромеханическое усилие, прилаженное к ярму (Fэм на рис.11-а) никогда не равно нулю,
поскольку обе его составляющие F1 и F2 проходят через нуль в разные моменты времени. Наибольшее распространение в настоящее время получили электромагнитные реле переменного тока
универсальной серии РПУ-0, РПУ-1, РПУ-2, РПУ-4,ПЭ-21, РП-20 и РПД.
Поляризованные реле
Разновидностью слаботочных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их
принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность
управляющего сигнала. Магнитная цепь такого реле дифференцированного типа имеет
постоянный магнит. Поляризованный магнитный поток Фо проходит по якорю реле и
разветвляется на Ф1 и Ф2 в воздушных зазорах δ1 и δ2, а затем замыкается по сердечнику
магнитопровода. Для увеличения быстродействия реле сердечник выполняется шихтованным из
листовой электротехнической стали. Якорь такого реле собран из двух пластин из
электротехнической стали и подвешен на стальной пружине. Поток управления реле создается с
помощью двух намагничивающих обмоток, которые также размещаются на сердечнике
магнитопровода. Контактная система реле имеет один переключающий контакт. При этом
положение неподвижного контакта можно регулировать, изменяя тем самым настройку реле.
Если в обмотках управления отсутствует ток, то под действием силы притяжения,
создаваемой потоком Фо якорь может находиться в одном из крайних положений. При этом Ф1 и
Ф2 обратно пропорциональны величинам воздушных зазоров δ1 и δ2. Следовательно в этом
положении (когда δ1=δ2) потоки Ф1 и Ф2 одинаковы, однако это положение сердечника
неустойчиво. Действие тока управления в катушках зависит от его полярности. Для
переключения реле необходим ток, который создаст в зазоре магнитный поток Фу, совпадающий
по направлению с потоком Ф2 (сначала якорь в левом положении). Ток обратной полярности
усиливает поток Ф1. Для срабатывания реле поток управления Фу должен превышать
максимальное значение Ф1 при минимальном значении зазора δ1. По мере движения якоря
вправо зазор δ2 увеличивается и его противодействующее влияние уменьшается. В среднем
положении наступает режим динамического равновесия, после чего возрастающий поток Ф2
создает дополнительную силу и ускоряет движение якоря вправо. Это повышает быстродействие
поляризованного реле. Возврат контакта такой системы в начальное положение возможен лишь
при изменении полярности управляющего сигнала. Поляризованное реле с такой настройкой
называют двухпозиционным, то есть они переключаются под действием разнопоперечной
индукции.
После прекращения действия управляющего сигнала контактная система реле не
возвращается в первоначальное положение (запоминает сигнал).
Наряду с двухпозиционными существуют трехпозиционные реле в которых якорь с
помощью специальных пружин удерживается в нейтральном положении и в зависимости от
полярности управляющего сигнала занимает левое или правое крайнее положения.
Поляризованное реле обладает высокой чувствительностью. Мощность их срабатывания
до 5 млВт. Разрывная мощность реле (при напряжении 24 В) от 0.2 до 1 А.
Преимущества:
♦ расширенные функциональные возможности;
♦ управление кратковременными импульсами;
♦ используются как логические элементы (память);
♦ при срабатывании реле не потребляют мощности из сети;
♦ обладают высокой чувствительностью и высоким коэффициентом усиления по мощности;
♦ за счет изменения упоров в контактной системе возможна реализация однопозиционной,
нейтральной и двухпозиционной настройки реле.
Герконы
Наименее надежным узлом электромагнитного реле является контактная система.
Существенным недостатком также является наличие трущих металлических деталей, износ
которых приводит к снижению работоспособности реле.
Перечисленные недостатки привели к созданию герметических магнитно управляемых
контактов, которые называются герконы.
Принцип действия герконов основан на использовании сил взаимодействия, возникающих
в магнитном поле между ферромагнитными телами. При этом силы вызывают деформацию и
перемещение ферромагнитных токопроводов электронов.
Широкое распространение в настоящее время получили реле, в
которых применяются герметизированные контакты (герконы).
Магнитоуправляемый
герметизированный
контакт
(геркон)
представляет собой (рис. 12) стеклянную ампулу 1 заполненную
инертным газом, в которую впаяны упругие ферромагнитные пластинки
Рис. 12 Схема геркона
2. Зазор между пластинками составляет порядка 300...500 мкм.
Магнитная и контактная система у герконов совмещены – при внесении
геркона в магнитное поле пластинки намагничиваются и, приобретая
противоположную полярность, притягиваются друг к другу. На концы
пластинок наносят слой серебра или родия, который уменьшает
переходное сопротивление и играет роль немагнитной прокладки,
предотвращающей залипание контактов. Таким образом, пластинки одновременно выполняют
роль магнитопровода, упругих элементов и контактов. Герконы весьма надёжны, защитная среда
предохраняет рабочие поверхности контактов от коррозии. Прогиб пружин столь мал, что не
вызывает их релаксацию, и они выполняются из материалов, которые практически не стареют.
Управление герконом может производиться как с помощью постоянного магнита, так и с
помощью обмотки, намотанной непосредственно на геркон (рис. 12). В последнем случае
устройство называется герконовым реле постоянного тока. Герконовые реле существенно
надежнее обычных и имеют гораздо меньшие размеры и массу. Простейшее герконовое реле с
замыкающими контактами состоит из двух контактных сердечников с высокой магнитной
проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном
либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом. Давление внутри
баллона 0.4÷0.6*10^5 Па.
Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон
устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в
обмотку возникает магнитное поле, которое проходит по контактным сердечникам через рабочий
зазор зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг катушки управления. Создаваемый при
этом магнитный поток при прохождении через рабочий зазор образует тяговую
электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактных сердечников, соединяет их
между собой.
Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания
герконов покрывают золотом, радием, паладием или (на худой конец) серебром.
При отключении тока в обмотке электромагнита сила исчезает, и под действием сил
упругости контакты размыкаются.
Особый класс герконов – реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения в катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с
целью размагничивания ферритного сердечника.
Достоинства герконовых реле.
1. Полная герметизация контакта позволяет их использовать в различных условиях
влажности, запыленности и т. д.
2. Простота конструкции, малая масса и габариты.
3. Высокое быстродействие, что позволяет их использовать при высокой частоте
коммутаций.
4. Высокая электрическая прочность межконтактного промежутка.
5. Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления.
6. Расширенные функциональные области применения.
7. Надежная работа в широком диапазоне температур (-60÷+120°С).
Недостатки.
1. Низкая чувствительность у МДС управления.
2. Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите
от внешних воздействий.
3. Хрупкий баллон, чувствительный к ударам.
4. Малая мощность коммутируемых цепей у герконов и герсиконов.
5. Возможность самопроизвольного размыкания контактов при больших токах.
6. Недопустимое замыкание и размыкание коатактов при питании переменным напряжением
низкой частоты.
Электромагнитные контакторы и пускатели
Электромагнитные контакторы – двухпозиционные электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для частых включений и отключений силовых
электрических цепей при нормальных режимах работы.
Включение контактора — переход контактора из начального положения в конечное.
Отключение контактора — переход контактора в начальное положение.
С ра ба тыв ание к онт акт ор а — де йс т ви е ко нт а к то ра в соответствии с его назначением
после получения команды на срабатывание.
С о б с т в е н н о е в р е м я в к л ю ч е н и я к о н т а к т о р а — интервал времени с момента подачи
команды на включение контактора до момента соприкосновения заданного контакта.
С о б с т в е н н о е в р е м я о т к л ю ч е н и я к о н т а к т о р а — интервал времени с момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающегося последним.
М е х а н и ч е с к а я и з н о с о с т о й к о с т ь к о н т а к т о р а — способность контактора выполнять
в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.
К о м м у т а ц и о н н а я и з н о с о с т о й к о с т ь к о н т а к т о ра — способность контактора выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами
цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.
Нормальный режим контактора — режим работы контактора, при котором значения
его параметров не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации.
П р о д о л ж и т е л ь н ы й р е жи м к о н т а к т о р а — р е ж и м работы контактора при неизменной нагрузке, продолжающейся не менее чем необходимо для достижения электротехническим
устройством установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды.
К р а т к о в р е м е н н ы й р е ж и м к о н т а к т о р а — р е ж и м работы контактора, при котором работа с неизменной нагрузкой, продолжающаяся менее чем необходимо для достижения контактором установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды, чередуется с
отключениями, во время которых оно охлаждается до температуры окружающей среды.
Перемежающийся режим — режим работы контактора, при котором работа с неизменной нагрузкой чередуется с работой в режиме холостого хода в случаях, когда продолжительность работы .не настолько длительна, чтобы при неизменной температуре охлаждающей среды температура контактора могла достигнуть установившегося значения.
Повторно-кратковременный режим к о н т а к т о ра — режим работы контактора, при
котором работа с неизменной нагрузкой, продолжающаяся менее чем необходимо для достижения контактором установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды,
чередуется с отключениями, во время которых оно не успевает охладиться до температуры охлаждающей среды.
П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь в к л ю ч е н и я ( П В ) - о т н о ш е ние времени пребывания контактора,
работающего в повторно-кратковременном режиме во включенном состоянии, к длительности
цикла (обычно эта величина выражается в процентах)
AB C
2
SB1
3
KM
а) 1
б)
в)
KK
SB2
KM
KM
KK
KK
M
Рис. 13. Схема включения асинхронного двигателя с помощью магнитного
пускателя.
Электромагнитные пускатели – специальные контакторы переменного тока, предназначенные
для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями. На рис. 13
приведена типовая принципиальная схема включения трехфазного асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя. Линейные провода трехфазной питающей сети А, В и С подсоединяются к силовым контактам магнитного пускателя КМ (условные буквенные обозначения определены ГОСТом). С другой стороны, через нагревательные элементы теплового реле КК, к контактам подключены обмотки двигателя М. Эта часть схемы называется силовой цепью. Цепь
управления магнитным пускателем состоит из катушки электромагнита, кнопочной станции с замыкающейся SB2 и размыкающейся SB1 кнопками, блок-контакта магнитного пускателя, включенного параллельно кнопке SB2, и контакта теплового реле. Катушка магнитного пускателя может включаться как на линейное напряжение (как это показано на рис. 13), так и на фазное. В
этом случае один из проводов цепи управления подсоединяется к линейному проводу, а другой –
к нулевому.
В исходном состоянии кнопка SB2 и блок-контакт КМ разомкнуты. Ток в катушке магнитного пускателя отсутствует, и его силовые контакты в цепи обмотки двигателя разомкнуты.
Двигатель выключен. При нажатии на кнопку SB2 создается следующая электрическая цепь: линейный провод С, замкнутая кнопка SB2, замкнутая кнопка SB2, катушка магнитного пускателя,
замкнутый контакт теплового реле, линейный провод В. По этой цепи, через катушку магнитного
пускателя, протекает электрический ток. Магнитный пускатель срабатывает, и замыкает все свои
контакты: силовые и блокировочный в цепи управления. Двигатель начинает работать. Если бы
не было блокировочного контакта, включенного параллельно кнопке пуска SB2, то, при ее отпускании, цепь питания катушки разорвалась, и двигатель тут же выключился. При наличии данного
контакта, при отпускании кнопки SB2, ток продолжает протекать через него, и катушка магнит-
ного пускателя остается включенной. Двигатель продолжает работать. Чтобы выключить двигатель необходимо разорвать цепь питания катушки магнитного пускателя (обесточить ее). Для
этой цели служит кнопка «Стоп» – SB1. При нажатии на нее двигатель останавливается и для
того, чтобы его включить, необходимо вновь нажать на кнопку SB2. Применение кнопки и блокировочного контакта для пуска двигателя обусловлено соображениями техники безопасности.
Если внезапно исчезнет напряжение, то контакты магнитного пускателя (в том числе блокировочный) разомкнутся, и при внезапном появлении напряжения двигатель самопроизвольно не
запустится. Для его запуска необходимо вновь нажать кнопку SB2 «Пуск».
Тепловое реле состоит (рис. 13) из биметаллической пластинки 1, нагревательного элемента 2 и контактов 3. Нагревательный элемент включается после силовых контактов магнитного
пускателя последовательно с обмоткой двигателя, а контакты теплового реле включаются в цепь
катушки магнитного пускателя. При номинальной нагрузке ЭД нагревательный элемент и биметаллическая пластинка не нагреваются, поскольку они успевают отдавать тепло окружающему
воздуху. При перегрузках двигателя ток в его обмотках возрастает, нагревательный элемент теплового реле нагревается и, соответственно, нагревает биметаллическую пластинку, которая, изгибаясь, разрывает контакты в цепи катушки магнитного пускателя. На принципиальных электрических схемах нагревательные элементы показываются символом, приведенным на рис. 13, а
контакт – согласно рис. 13.
Электромагнитные пускатели выбирают по следующим условиям:
1) Серия электромагнитного пускателя
Наибольшее применение в настоящее время находят пускатели серии ПМЛ и ПМ12. Более дорогие, но и более качественные пускатели серии ПМУ и зарубежных фирм производителей «Сименс», «Легранд», «АББ», «Шнайдер Электрик».
2) Величина электромагнитного пускателя (ток нагрузки, который способен включать и выключать пускатель своими главными контактами)
Электромагнитные пускатели бывают 1-й величины (ток главных контактов – 10 и 16А), 2-й величины (25А), 3-й величины (40А), 4-й величины (63А). Если нагрузки выше 63 А, то в цепях
управления электродвигателями и другими силовыми элементами схемы находят применение
электромагнитные контакторы. Ток главных контактов аппарата должен быть больше тока нагрузки.
3) Рабочее напряжение катушки
Должно соответствовать напряжению цепей управления – стандартные значения напряжения ~24
В, ~110 В, ~220 В, ~380 В, DC 24 В
4) Количество дополнительных контактов электромагнитного пускателя
Должно соответствовать необходимому числу контактов в схеме управления. Отдельно необходимо считать контакты замыкающие и размыкающие. В случае, если количество контактов оказывается аппарата оказывается меньше необходимого и в качестве аппарата была выбрана серия
ПМЛ, то существует возможность использовать приставку с дополнительными контактами серии ПКЛ.
5) Степень защиты, IP
Электромагнитный пускатель должен соответствовать условиям окружающей среды в которой
он работает. Необходимо учитывать то, что аппарат установленный в пыльном помещении, но
находящийся в шкафу управления со степенью защиты IP44, может иметь степень защиты IP20.
6) Наличие теплового реле
Если электромагнитный пускатель включает и выключает электродвигатели, которые по своим
технологическим режимам могут испытывать перегрузки, то необходимо выбирать аппарат с
тепловыми реле.
7) Наличие реверса
Для управления реверсивным электродвигателем существует возможность использовать реверсивный магнитный пускатель, который содержит 2 электромагнитных катушки, 6 силовых контактов, механическую блокировку и может иметь 2 тепловых реле.
8) Дополнительные элементы управления (кнопки на корпусе, лампочка)
9) Класс износостойкости (количество срабатываний)
Важный параметр в том случае, когда аппарат предназначен для коммутации нагрузки, работающей в режиме частых включений и выключений. При большом значении количества вкл/выкл в
час используют бесконтактные пускатели.
Практическая работа №2.
Изучение конструкции электрических аппаратов дистанционного управления
Цель работы. Изучить назначение, устройство, принцип действия, маркировку, условные графические и позиционные обозначения аппаратуры дистанционного пуска и управления.
Задачи работы. Изучить назначение, устройство, маркировку электромагнитных пускателей.
Изучить назначение, устройство, маркировку контакторов и электромагнитных реле.
Изучить позиционные и графические обозначения аппаратов дистанционного пуска и управления.
Теоретические сведения.
Пускатели главным образом предназначены для применения в стационарных установках
дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования
трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при напряжении до
380 и 660В переменного тока частотой 50 Гц. При наличии тепловых реле пускатели осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузки недопустимой продолжительности. Пускатели с ограничителями перенапряжений пригодны для работы в системах управления с
применением полупроводниковой техники. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки с помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении.
Классификация:
Пускатели классифицируются по:
1. виду схемы включения нагрузки (как правило электродвигателя):
a) нереверсивный
b) реверсивный
2. номинальному напряжению главной цепи.
3. категории размещения:
a) степень защиты IР00 (открытые): для установки в отапливаемых помещениях на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания воды, пыли и посторонних предметов.
b) степень защиты IP40 (в оболочке): для установки внутри не отапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание воды на оболочку пускателя.
c) степень защиты IP54 (в оболочке): для внутренних и наружных установок в местах, защищенных от непосредственного воздействия солнечного излучения и атмосферных
осадков.
4. наличию кнопочного поста на корпусе пускателя:
кнопок «пуск» и «стоп» (п+с) на нереверсивных пускателях, или кнопок «пуск вперед», «пуск назад» и «стоп» (ппс) на реверсивных пускателях. Некоторые модификации пускателей предусматривают наличие на корпусе сигнальной лампы «включено».
5. наличию дополнительных (сигнальных, блокировочных) контактов:
могут быть замыкающими (з) или размыкающими (р) в разных комбинациях, дополнительные
контакты могут быть встроены в пускатель или изготовлены в виде отдельной приставки. Часть
дополнительных контактов может быть использована в схеме пускателя, например, в реверсивном пускателе - для осуществления электрической блокировки.
6. роду тока и по напряжению втягивающей катушки:
переменного тока на различные напряжения из стандартного ряда.
7. наличию теплового реле:
Тепловые реле характеризуются номинальным током несрабатывания на средней установке и,
как правило, допускают регулировку тока несрабатывания в пределах ±15% от номинального
значения.
Пускатели могут комплектоваться ограничителями перенапряжений, различными установочными изделиями и т.д.
Нормируемые технические характеристики:
К важнейшим характеристикам пускателя относятся:
1. Максимально допустимый ток главной цепи в амперах.
Нормируется для режима работы пускателя АС-1, АС-3 или АС-4 отдельно для каждого из значений напряжения главной цепи, т.е. рабочего напряжения пускателя;
2. Максимально допустимое напряжение главной цепи (В);
3. Напряжение питания втягивающей катушки (В). Может быть выбрано из ряда 24, 36, 42,
110, 220, 380 В переменного тока. Некоторые типы пускателей изготавливаются с магнитной системой с питанием катушки управления постоянным током, при этом их включают
в цепь переменного тока через выпрямитель.
4. Коммутационная износостойкость.
Исчисляется в миллионах циклов включения-выключения. Для определения коммутационной
износостойкости необходимо задать режим работы пускателя, напряжение главной цепи, ток
главной цепи (или мощность управляемого двигателя) и, по соответствующей номограмме, приведенной в техническом описании пускателя, определить гарантированное число включений-отключений. При этом необходимо учесть, что режим работы пускателя учитывает частоту его
включений-отключений в час. Таким образом, надежная работа пускателя определяется целым
рядом факторов, которые необходимо правильно оценить на этапе его выбора.
5. Максимально допустимый ток вспомогательных контактов.
Исчисляется в амперах при заданном напряжении на контактах.
6. Мощность, потребляемая втягивающей катушкой (указывается в ваттах).
При выборе пускателя широко применяется термин «величина пускателя». Термин этот условный и характеризует допустимый ток контактов главной цепи пускателя. При этом подразумевается, что напряжение главной цепи составляет 380В и пускатель работает в режиме АС-3.
Максимальный ток главной цепи составляет:
для нулевой величины - 6,3 А;
для первой величины - 10 А;
для второй величины - 25 А;
для третьей величины - 40 А;
для четвертой величины - 63 А;
для пятой величины - 100 А;
для шестой величины - 160 А.
Допустимый ток контактов главной цепи отличается от приведенных выше в зависимости:
1) От категории применения - АС-1, АС-3 или АС-4:
АС-1 - нагрузка пускателя чисто активная или мало индуктивная;
АС-3 - режим прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся
электродвигателей;
АС-4 - пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или
медленно вращающихся электродвигателей, торможение противотоком.
С увеличением номера категории применения допустимый ток контактов главной цепи, при равных параметрах по коммутационной износостойкости, уменьшается;
2) От напряжения на контактах главной цепи. При увеличении напряжения допустимый ток контактов падает.
3) Для некоторых типов пускателей величина пускателя указывается при напряжении главных контактов, отличном от 380В.
Магнитные пускатели серии ПМ12
Структура условного обозначения магнитных пускателей серии ПМ12
Возможные обозначения магнитных пускателей серии ПМ12
Номинальный ток: 010 — 10А; 025 — 25А; 040 — 40А; 063 — 63А; 100 — 100А; 160 — 160А;
250 — 250А.
Исполнение пускателей по назначению и наличию теплового реле: 1 — нереверсивный пускатель
без теплового реле; 2 — нереверсивный пускатель с тепловым реле; 5 — реверсивный пускатель
без теплового реле, с мех. блокировкой и степенью защиты IP00; 6 — реверсивный пускатель с
тепловым реле, с электрической и механической блокировками.
Исполнение пускателей по степени защиты и наличию кнопок: 0 — степень защиты IP00 без кнопок; 1 — степень защиты IP54 c кнопкой R; 2 — степень защиты IP54 с кнопками П+С; 3 — степень защиты IP54 с кнопками П+С+Л; 4 — степень защиты IP40 без кнопок; 5 — степень защиты
IP20 без кнопок; 6 — степень защиты IP40 с кнопками П+С; 7 — степень защиты IP40 c кнопками П+С+Л.
Исполнение по износостойкости: А — 0,32 млн. циклов; Б — 0,1 млн. циклов; В — 0,03 млн. циклов.
Таблица 1. Основные технические параметры магнитных пускателей серии ПМ
Наименование
ПМ12-010100
ПМ12-010200
ПМ 12-010140
ПМ 12-010240
ПМ12-010160
ПМ12-010270
ПМ 12-010500
ПМ12-010640
ПМ 12-025100
ПМ12-025110
ПМ 12-025220
ПМ12-025501
ПМ12-063111
ПМ12-063151
ПМ 12-063221
ПМ 12-063621
ПМ12-100110
ПМ12-100140
ПМ12-100150
ПМ12-100210
ПМ12-100220
Напряжение управления, В
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220 380
220 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
Доп. контакты
Зз2р
Зз2р
Зз2р
Зз2р
2з1р
2з1р
4з2р
4з2р
1з
1з
1з
2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
Кнопки
Нет
Нет
Нет
Нет
п, с
п, с
Нет
Нет
Нет
Нет
п, с
Нет
Нет
Нет
п, с
п, п, с
нет
Нет
Нет
Нет
п, с
Исполнение
IР00
IР00
IР40
IР40
IР40
IР40
IР00
IР40
IР00
IР54
IР54
IР00
IР54
IР20
IР54
IР54
IP54
IP40
IP20
IP54
IP54
Тепловое реле, А
Нет
7...10А
Нет
7...10А
Нет
7...10А
Нет
7...10А
Нет
Нет
21,3...25А
Нет
Нет
Нет
53,5...63А
53,5...63А
Нет
Нет
Нет
85,0...115,0А
85,0...115,0А
ПМ12-100240
ПМ12-100250
ПМ12-100260
ПМ12-100500
ПМ12-100640
ПМ12-160110
ПМ12-160140
ПМ12-160150
ПМ12-160210
ПМ12-160220
ПМ12-160240
ПМ12-160250
ПМ12-160260
ПМ12-160500
ПМ12-160640
ПМ12-250150
ПМ12-250500
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
2з2р
2з2р
2з2р
4з2р
4з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
2з2р
4з2р
4з2р
2з2р
2з2р
Нет
Нет
п, с
Нет
Нет
нет
Нет
Нет
Нет
п, с
Нет
Нет
п, с
Нет
Нет
Нет
Нет
IP40
IP20
IP40
IP00
IP40
IP54
IP40
IP20
IP54
IP54
IP40
IP20
IP40
IP00
IP40
IP00
IP00
85,0...115,0А
85,0...115,0А
85,0...115,0А
Нет
85,0...115,0А
Нет
Нет
Нет
136…184А
136…184А
136…184А
136…184А
136…184А
Нет
136…184А
Нет
Нет
Магнитные пускатели серии ПМE
Структура условного обозначения магнитных пускателей серии ПМЕ
Возможные обозначения магнитных пускателей серии ПМЕ
Величина пускателей в зависимости от номинального тока: 1 —10А; 2 —25А.
Степень защиты: 1 —IP00; 2 —IP30; 3 —IP54.
Назначение и наличие теплового реле: 1 —нереверсивный без теплового реле; 2 —нереверсивный с тепловым реле; 3 —реверсивный без теплового реле; 4 —реверсивный с тепловым реле.
Таблица 2. Основные технические параметры магнитных пускателей ПМЕ
Наименование
ПМЕ 211
ПМЕ 212
ПМЕ 221
ПМЕ 222
Напряжение, В
220, 380
220, 380
220, 380
220, 380
Исполнение
IP00
IP00
IP30
IP30
Тепловое реле, А
нет
21..25
нет
21..25
Магнитные пускатели серии ПМА
Структура условного обозначения магнитных пускателей серии ПМА
Возможные обозначения магнитных пускателей серии ПМА
Величина пускателей в зависимости от номинального тока: 3 —40А; 4 —63А; 5 —100А; 6 —
160А.
Назначение и наличие теплового реле: 1 —нереверсивный без теплового реле; 2 —нереверсивный с тепловым реле; 3 —реверсивные без теплового реле с электрической блокировкой; 4 —реверсивные с тепловым реле с электрической блокировкой; 5 —реверсивные без теплового реле с
электрической и механической блокировками; 6 —реверсивные с тепловым реле с электрической
и механической блокировками; 7 —нереверсивные с аппаратом позисторной защиты АЗП; 8 —
реверсивные с АЗП и механической блокировкой; 9 —нереверсивные с аппаратом позисторной
защиты УВТЗ-1М; 0 —реверсивные с УВТЗ-1М и с механической и электрической блокировками.
Степень защиты и наличие кнопок: 0 —IP00 без кнопок; 1 —IP40 без кнопок; 2 —IP54 без
кнопок; 3 —IP40 c кнопками П+С; 4 —IP54 c кнопками П+С; 5 —IP40 с кнопками П+С+сигнальная лампа; 6 —IP54 с кнопками П+С+ сигнальная лампа.
Род тока цепи управления: 0 —переменный; 1 —постоянный.
Таблица 3. Основные технические параметры магнитных пускателей ПМА
Параметр
номинальный ток (А)
номинальное напряжение катушек управления при постоянном токе
ном. напряжение катушек управления при частоте цепи управления
~50Гц
ном. напряжение катушек управления при частоте цепи управления
~60Гц
ПМА 3000
40
ПМА 4000
ПМА 5000
63
100
24, 48, 60, 110, 220, 600
ПМА 6000
160
24, 36, 127, 220, 380, 440, 500, 600
24, 115, 220, 380, 400
Выпускаются в следующих исполнениях: — открытое без теплового реле; — открытое с тепловым реле; — закрытое без теплового реле; — закрытое с тепловым реле.
Ток теплового реле пускателя соответствует номинальному току пускателя.
Напряжение главной цепи пускателей ПМА составляет 380-660 В.
Степень защиты соответствует IP00, IP40, IP54.
Магнитные пускатели серии ПМЛ
Структура условного обозначения магнитных пускателей серии ПМЛ
Возможные обозначения магнитных пускателей серии ПМЛ
Величина пускателей в зависимости от номинального тока: 1 —10А; 2 —25А; 3 —40А; 4 —63А.
Назначение и наличие теплового реле: 1 —нереверсивный без теплового реле; 2 —нереверсивный с тепловым реле; 5 —реверсивный пускатель без теплового реле с электрической и механической блокировками; 6 —реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировками; 7 —пускатель звезда-треугольник.
Степень защиты и наличие кнопок: 0 —IP00 без кнопок; 1 —IP54 без кнопок; 2 —IP54 c кнопками П+С; 3 —IP54 c кнопками П+С+сигнальная лампа.
Таблица 4. Основные технические параметры магнитных пускателей серии ПМЛ
Параметры пускателей
Величина номинального тока, А
исполнение и наличие термореле
степень защиты и наличие кнопок
X100
X110
X210
X220
X230
10-63
нереверсивный без термореле
IP00
IP54 без кнопок
нереверсивный с термореле
IP54 без кнопок
IP54 с кнопками
[Пуск] [Стоп]
IP54 с кнопками
[Пуск] [Стоп] и
сигнальной лампой
Выбор магнитных пускателей
Наиболее общим и распространенным требованием, которое предъявляет потребитель при
выборе МП, является величина коммутируемого тока, и по этому параметру весь рынок можно
разделить на несколько групп:
в первую группу входят МП с токами (речь идет о предельных значениях токов) до 100 А, и сюда
относятся пускатели серии ПМЛ на токи 10-80 А, серии ПМУ на токи 9-95 А;
вторая группа – МП с токами до 400 А, представителями которой являются пускатели серии
ПМА на токи 40-160 А, серии ПМ12 на токи 10-250 А (Россия) и зарубежные пускатели Chint
Group Co серии NC1 и NC3 на токи 9-370 А;
третью группу образуют МП с токами до 1000 А, представителями которой являются пускатели
фирмы Moeller серии DIL на токи 20-855 А;
четвертую группу образуют МП с токами выше 1000 А, куда относятся МП GE Power Controls серии CL и CK на токи 25-1250 А и МП ЧЭАЗ-Benedikt на токи 10-1200 А.
Помимо прочего, для коммутации токов от 100 А до 1000 А российские производители предлагают контакторы серии КТ-6000, МК6 и вакуумные контакторы серии КВ1 и КТ12 для общепромышленного использования.
Особенности импортных пускателей
Анализ характеристик, заявленных производителями, показывает, что все пускатели имеют практически совпадающие параметры (отличия несущественны). Однако на практике, особенно при использовании магнитных пускателей в системах АСУ, предпочтение всё чаще отдается
импортным аппаратам, т.к. их вспомогательные контакты обеспечивают так называемый «сухой
контакт», используемый в устройствах микропроцессорной техники.
Помимо этого, к несомненным преимуществам импортных пускателей следует отнести:
исполнение пускателей с катушками постоянного тока, что заявляется отечественными производителями в соответствующих технических условиях, но практически не подтверждается ввиду
малого спроса на такие аппараты (исключение составляет ОАО «ВНИИР», которое поставляет
пускатели ПМ12 с катушками постоянного тока);
очень широкий набор не только типовых аксессуаров для пускателей (вспомогательные контактные блоки, тепловые реле, ограничители перенапряжений), но и всевозможных приспособлений,
значительно упрощающих монтаж и обслуживание аппаратов.
Неоднозначная оценка параметров
Сегодняшний потребитель при выборе пускателей ориентируется на два основополагающих показателя: режим работы и мощность нагрузки. Однако по этим критериям нельзя однозначно отдать предпочтение тому или иному аппарату.
При жестких ограничениях на размеры предпочтение следует отдать МП № 7 и № 5 (таблица 5.),
габариты которых почти в полтора раза меньше, чем у остальных, при прочих равных параметрах.
По мощности, потребляемой катушками при включении, наиболее экономичным является пускатель № 6, при этом экономия составляет от 13 до 30%.
По общему ресурсу работы предпочтение следует отдать МП № 1, 2, 3, 6.
По ориентировочной стоимости лидируют пускатели № 1 и № 2, так как стоимость остальных
МП существенно выше.
Коэффициент технической готовности
Этот показатель учитывает не только интенсивность отказов, но и время, требуемое для восстановления работоспособности пускателя, характеризуя вероятность того, что в нужный момент
аппарат сработает и система выполнит требуемые задачи. Изготовители не указывают в технических характеристиках изделия такие показатели, как среднее время наработки на отказ или частоту отказов. Поэтому для расчетов были приняты некоторые допущения и использованы следующие исходные данные:
все рассматриваемые МП работают в одинаковых режимах и совершают 300 включений в сутки;
среднее время наработки на отказ российского пускателя – 2 года, а импортного – 2,5 года (разница обусловлена отступлениями в технологии при изготовлении МП на российских предприятиях);
время восстановления для каждого из МП составляет 5 часов;
период простоя определяется сроками поставки, сложившимися на рынке, и для российского МП
составляет 7 суток, для украинского – 15 суток, для зарубежного – 40-60 суток;
срок службы всех МП составляет 10 лет.
При таких исходных данных для МП российского производства № № 1, 3, 7 коэффициент готовности равен 0,9905, для МП украинского производства № 2 – 0,9812, а для импортных пускателей
№№ 4, 5, 6 – 0,9383. Таким образом, на объектах повышенной важности, где требуется высокая
надежность, целесообразнее применять МП №№ 1,3,7.
В заключение подчеркнем, что выбор марки аппаратов нельзя сводить к простому сравнению заявленных производителем характеристик и цен, пользуясь набившим оскомину термином
«цена-качество».
Принимая решение, не стоит забывать и об условиях эксплуатации, и о задачах объекта, и
о требованиях к системе в целом.
№1
ПМ12-025
№2
ПМЛ-2000А
№3
ПМУ25
№4
NC1-25
№5
DILOAM
№6
CLO3A
№7
КЗ-24А00
Таблица 5. Сравнительный анализ параметров магнитных пускателей.
Номер пускателя
Номенклатура пускателей
Производитель
Ток, А
Мощность двигателя, кВт
Мощность, потребляемая катушками при включении, ВА
при удержании, ВА
Масса, кг
Габариты, ВхШхL, мм
Механическая
износостойкость, частота включений в
час
Общий ресурс, млн. циклов
Коммутационная износостойкость, частота включений в
час
Время срабатывания: замыкание, мс
размыкание, мс
Мин. вкл.способность: напряжение В,
ток, А
Ориентиров. стоимость на
2003г, рос. руб.
№1
ПМ12-025
№2
ПМЛ-2000А
№3
№4
ПМУ25
NC1-25
УралэлектроChint
контакторGroup Co
Teleme-canique
25
25
11
11
№5
DILOAM
№6
CLO3A
№7
КЗ-24А00
Кашинский з-д,
Новосибирский з-д
Этал
Moeller
General
Electric
ЧЭАЗ-Benedikt
25
-
25
11
22,5
11
25
11
24
11
74-100
74-100
90
110
100
88
90-115
6,1-8,9
0,49
76х53х92
6,2-9
0,533
77х66х89
7,5
0,53
84х56х93
11
86х57х95
10
0,42
91х45х79
9
0,49
87х55х98
9-13
0,48
74х45х87,5
3600
3600
3600
3600
9000
9000
7000
20
16
16
10
10
15
10
1200
1200
-
1200
1000
1200
600
17-27
17-27
15-24
-
9-19
10-19
10-25
-
-
5-19
-
5-13
5-25
8-15
24
-
17
-
-
17
-
10
-
5
-
-
5
-
200
200
340
300
1300
980
850
Контакторы серии КТ6000
Контактора серии КТ6000 являются электромагнитными коммутирующими устройствами открытого исполнения с естественным охлаждением, основным назначением является осуществление
пуска и отключение электродвигателей с фазным ротором, торможение противотоком, а также
прямой пуск электродвигателей с коротко-замкнутым ротором.
Структура условного обозначения КТ6000
Пример записи: КТ6013МБ УЗ - контактор типа КТ, серии 6000, первой величины, номинальный
ток главных контактов 100А, 3-х полюсный, модернизированный с медными контактами, климатическое условие и категория размещения УЗ.
Таблица 6. Технические характеристики контакторов КТ6000
Контактора серии КПВ600М
Контакторы серии КПВ являются электромагнитными коммутирующими устройствами
открытого исполнения с естественным охлаждением общего назначения. Изготавливаются одно
полюсного исполнения, четырех типоразмеров. Предназначены для включения и отключения силовых электрических цепей, токи нагрузки которых от 100А до 630А и напряжения 220В постоянного тока.
Структура условного обозначения КПВ600М
Пример записи: КПВ603МБ УЗ - контактор типа КПВ, серии 600, третьей величины, номинальный ток главных контактов 160А, модернизированный, с медными контактами, климатическое
условие и категория размещения УЗ.
Таблица 7. Основные параметры КПВ600М
Порядок выполнения работы
1. Выполнить графическое, буквенно-цифровые условные обозначения, составить элек-
трическую схему и монтажные символы магнитных пускателей (таблица 8.)
Таблица 8.
Вариант задания
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Магнитный пускатель
ПМ12-063151
ПМ 12-063221
ПМ12-100640
ПМ12-160110
ПМ12-010100
ПМ12-010200
ПМ12-160500
ПМ12-160640
ПМ12-250150
ПМ12-250500
Магнитный пускатель
ПМЕ 211
ПМЕ 212
ПМЕ 221
ПМЕ 222
ПМЛ 6100
ПМЛ 5110
ПМЛ 4210
ПМЛ 3220
ПМЛ 2230
ПМЛ 1100
Контактор
КПВ602М
КПВ603М
КПВ604М
КПВ605М
КПВ623М
КПВ624М
КТ6052
КТ6053
КТ6054
КТ6023М
Контактор
КТ6012
КТ6013
КТ6014
КТ6012М
КТ6013М
КТ6032
КПВ602М
КПВ603М
КПВ604М
КПВ605М
Контрольные вопросы
1.
Назначение магнитных пускателей и контакторов.
2.
Как устроен магнитный пускатель серии ПМЛ?
3.
Как устроен магнитный пускатель серии ПМЕ?
4.
Перечислите важнейшие технические характеристики магнитных пускателей.
5.
Дайте определение коммутационной износостойкости.
6.
Где искать неисправность, если при нажатии на кнопку «Пуск» пускатель сработал,
включился ЭД, а при отпускании кнопки ЭД отключается (приведите схему)
Аппараты защиты. Предохранители и тепловые реле.
Аппарат защиты – электрический аппарат, автоматически отключающий защищаемую
электрическую цепь при аварийных режимах работы.
Токи перегрузки при относительно длительном их прохождении могут нагреть токоведущие части и изоляцию до недопустимых температур. Время прохождения этих токов должно
быть таким, чтобы температура нагрева аппаратов не превышала допустимую. Чем больше кратность тока перегрузки по отношению к номинальному, тем меньше допустимое время его прохождения.
Токи короткого замыкания опасны своими электродинамическими и термическими воздействиями.
Между двумя проводниками с током существует электродинамическая сила взаимодействия. При токах в десятки – сотни ампер эта сила невелика. Но при токах короткого замыкания
эта сила достигает тысяч ньютонов и может разрушить электрический аппарат. Аппарат должен
быть способным пропускать сквозные токи короткого замыкания и не разрушаться в результате
действия электродинамических сил, т. е. он должен обладать определенной электродинамической
стойкостью. Этот параметр определяется максимально допустимым током короткого замыкания.
Понижение напряжения в сетях с двигательной нагрузкой означает повышение тока (перегрузку), так как механическая нагрузка на валу двигателей остается неизменной.
Предельной коммутационной способностью электрического аппарата называют максимальный
ток короткого замыкания, который он способен отключить несколько раз, оставаясь исправным.
Электродинамическая стойкость характеризуется амплитудой ударного тока короткого замыкания, который способен пропустить аппарат без своего повреждения.
Термическая стойкость характеризуется допустимым количеством тепла, которое может быть
выделено в аппарате за время действия тока короткого замыкания.
Для предохранения проводов, кабелей и токопроводящих частей электрооборудования
от чрезмерного нагрева каждый участок электрической сети должен быть снабжен защитным
аппаратом, обеспечивающим отключение аварийного участка при непредвиденном увеличении токовой нагрузки сверхдлительно допустимой.
Защита электродвигателей и электрической сети осуществляется от коротких замыканий (однофазных, междуфазных) перегрузки [1], Защита от коротких замыканий выполняется обязательно для всех электродвигателей (электроприемников) и электрических сетей.
Защита от перегрузки выполняется для электродвигателей продолжительного режима
работы, за исключением случаев, когда такая перегрузка маловероятна (электродвигатели
вентиляторов, насосов и т.д.).
Для электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме, например для грузоподъемных механизмов, защита от перегрузки не выполняется.
Защите от перегрузки подлежат:
сети в помещениях, проложенные открыто незащищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой;
сети внутри помещений, проложенные защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т.п.;
осветительные сети в жилых, общественных и торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников, а также в пожароопасных производственныхпомещениях;
сети промышленных предприятий, в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, когда по условиям технологического процесса или режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;
сети всех видов во взрывоопасных наружных установках независимо от условий технологического процесса или режима работы сети.
Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищены только от тока короткого замыкания.
Плавкий предохранитель
Плавкий предохранитель - это коммутационный электрический аппарат, защищающий электроустановку от перегрузок и токов короткого замыкания посредством разрушения, специально
предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.
Предохранитель - это коммутационный электрический аппарат, защищающий электроустановку
от перегрузок и токов короткого замыкания посредством разрушения, специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.
Основные элементы предохранителей:
1. Плавкая вставка, которая включается в защищаемую цепь последовательно.
2. Дугогасящее устройство, которое гасит дугу, возникающую после плавления вставки.
Конструкция, принцип действия предохранителей, их характеристики
1. Предохранители с гашением дуги в закрытом объеме.
ПР-2 предохранитель разборный.
1 - плавкая вставка, выполняется из легкоплавкого металла. Например цинк; пары цинка имеют
высокий потенциал ионизации (ρ = 0,06 Oм×м ; Θпл = 419° С).
2 - трубчатый фибровый патрон (цилиндр). Фибра при нагревании выделяет газ.
3 - латунная или алюминиевая обойма с резьбой.
4 - латунный (алюминиевый) колпачок.
5 - контактный нож (медь).
6 - диск, жестко закрепленный с контактным ножом.
Колпачок 4 с помощью диска 6 прижимает плавкую вставку к обойме.
Принцип действия:
При протекании тока перегрузки или короткого замыкания плавкая вставка нагревается
(согласно закону Джоуля-Ленца), расплавляются и сгорают суженные участки плавкой вставки, в
этих местах возникают электрические дуги. Под действием высокой температуры стенки из фибры патрона выделяют газ, в результате давление в патроне за доли полупериода (0,01 с) увеличится до 4-8 МПа. Вольтамперная характеристика дуги поднимается, что способствует ее быстрому гашению. Предохранитель работает бесшумно, без выброса пламени и газов, поэтому
предохранители могут монтироваться в непосредственной близости друг от друга.
В нормальном режиме нагрев плавкой вставки имеет характер установившегося процесса,
при котором вся выделяющаяся в плавкой вставке энергия отдается в окружающую среду. При
этом все части предохранителя нагреваются до температуры 60-100°С, которая не должна превышать допустимых значений из-за возможности повреждения изоляции.
Характеристики:
1) Номинальный ток плавкой вставки - это ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. Длительное протекание данного тока не вызывает плавление вставки.
2) Номинальный ток предохранителя - это ток наибольшей плавкой вставки, предназначенной
для данной конструкции предохранителя. На этот ток рассчитана вся токоведущая система.
3) Предельный ток отключения (предельная отключающая способность, предельная коммутационная способность - ПКС). Это наибольший ток, который предохранитель может отключить без
каких-либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.
4) Номинальное напряжение предохранителя - это наибольшее возможное напряжение, на котором может использоваться данный предохранитель. От напряжения зависит и ПКС.
Для ПР-2 :
Iн , А
15
60
100
200
100,
6,
15,20,
60,
125,
Iв , А
10,
25,35,
80,
160,
15
45,60
100
200
220 B
0,8
1,8
11
11
ПКС
380 B
8
4,5
11
11
500 B
7
3,5
10
10
5) Время - токовая характеристика - это зависимость времени перегорания плавкой вставки от
тока (защитная характеристика). Характеристика является обратнозависимой и приводится в паспорте для каждого номинального тока предохранителя. Обратно зависимый характер вытекает из
закона Джоуля-Ленца.
t=
t=
WQ
I × RΠ Λ .BCT .
2
=
C × GB ( Θ
ΠΛ
−Θ
H
)
I × RΠ Λ .BCT .
2
1
I 2К
С - удельная теплоемкость материала,
ΘПЛ -температура плавления,
ΘН - начальная температура.
Пример характеристики для ПР-2 :
Для построения характеристики конкретной плавкой вставки в зависимости от именованных единиц тока, ось абсцисс переводят в именованные единицы по формуле:
I
K=
IB
6) Максимальный ток неплавления - это наибольший ток, при котором плавкая вставка не перегорает в течение двух первых часов. Обычно этот ток составляет:
I MAX .HEΠ Λ
= 1,3 ÷ 1,5
IB
7) Минимальный ток плавления - то наименьший ток, при котором плавкая вставка должна расплавиться в течение 1-2 часов:
I MIN .Π Λ
= 1,6 ÷ 1,9
IB
8) Эффект токоограничения предохранителя - это явление перегорания плавкой вставки раньше,
чем ток короткого замыкания достигнет своего установившегося значения.
2. Предохранители с мелкозернистым наполнителем.
ПН2, НПН2, ПП17.
Данные предохранители обладают более совершенными характеристиками.
1 - корпус из прочного фарфора или стеатита,
2 - наполнитель кварцевый, тщательно просушенный
при температуре 120 ÷ 180°С, песок
3 - ленточная плавкая вставка, выполненная из меди.
Температура плавления меди 1083°С, толщина этой
ленты 0,1 ÷ 0,2мм. Плавкая вставка имеет сужение 8, на
которое нанесены оловянные шарики 4, температура
плавления олова 475С.
Такая конструкция предназначена для получения эффекта токоограничения, а также позволяет
не допускать высокие температуры предохранителя при перегорании плавкой вставки. При этом
используется явление, такое как металлургический эффект - это способность легкоплавких металлов в расплавленном состоянии растворять некоторые тугоплавкие металлы (медь, серебро). В
результате этого получаем плавкую вставку небольших габаритов, ( ρcu = 0,0153 Oм × м
ρолова = 0,21 Oм × м ) , но перегорающую при низких температурах.
5 - диск, к которому приваривается плавкая вставка. Диск крепится к пластинам 7, которые электрически связаны с ножевым контактом 6.
Принцип действия:
При токах перегрузки или короткого замыкания плавкая вставка сгорает в местах сужения, образуются дуги, которые горят в канале, образованном песчинками. Песчинки имеют хорошо развитую охлаждающую поверхность и образуют щель. Градиент напряжения на дуге поднимается до 60000 и дуга гаснет за несколько миллисекунд. После срабатывания плавкую вставку вместе с диском удаляют и устанавливают новую. Патрон засыпается песком, для герметизации патрона под пластину кладётся асбестовая прокладка.
Номинальные токи предохранителя :
ПН2
НПН2
ПП17
до 630 А,
до 63 А,
до 1000А.
Время токовая характеристика - также обратная зависимость.
Пример построения время токовой характеристики.
Автоматические выключатели и токовые реле
Тепловое реле – электрический аппарат, применяемый для защиты электрических двигателей и
другого электрооборудования от длительных перегрузок
Биметаллический элемент – жесткое соединение двух металлических пластин, материалы которых имеют разные коэффициенты линейного расширения. При нагреве пластина изогнется в сторону материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения.
Автоматические выключатели
Автоматический выключатель – аппарат защиты, предназначенный для коммутации цепей при
аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 в сутки) включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.
Выключатель состоит из следующих основных узлов: расцепителей максимального тока;
корпуса; контактной системы; выводных зажимов; дугогасительного устройства; механизма свободного расцепления; крышки; рукоятки; регулятора тока несрабатывания теплового расцепителя; дополнительных расцепителей и других вспомогательных узлов. Независимый расцепитель
устанавливается вместо теплового или электромагнитного расцепителя.
Контактная система состоит из подвижных и неподвижных контактов и обеспечивает одинарный разрыв цепи в каждой фазе.
Дугогасительное устройство представляет собой камеру с деионной решеткой, состоящей из
стальных дугогасительных пластин.
Коммутационное положение выключателя указано знаками: «I» - включенное, «О» - отключенное.
В качестве указателя коммутационного положения используется рукоятка управления. Узел
регулировки тока несрабатывания теплового расцепителя представляет собой термоэлемент с
термобиметаллом температурной компенсации и регулировочное устройство.
Регулировочное устройство состоит из системы рычагов и регулировочного винта. Присоединительные зажимы выключателей допускают присоединение как медных, так и алюминиевых
проводников сечением согласно табл. 6, зажимы вспомогательной цепи - сечением от 0,5 до 2,5
мм2.
Принцип действия
Операция включения и отключения выключателей осуществляется перемещением рукоятки
соответственно в положение «I» и в положение «О». При токах перегрузки или КЗ, превышающих уставку по току срабатывания, контактная система автоматически отключается.
Отключение выключателей под действием расцепителей происходит независимо от того,
удерживается или нет рукоятка вручную во включенном положении. Механизм свободного расцепления обеспечивает мгновенное замыкание и размыкание контактной системы при автоматическом и ручном управлении.
Включение выключателя после автоматического срабатывания производится перемещением
рукоятки в положение «О», при этом осуществляется взвод, а затем поворотом в положение «I»
-включение.
Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя – предназначен для защиты
цепей от тока короткого замыкания, представляет собой электромагнит, который при определенном токе мгновенно притягивает якорь, в результате чего происходит отключение автоматического выключателя. Многие современные выключатели имеют полупроводниковый расцепитель,
который выполняет функции электромагнитного расцепителя.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя – тепловое реле, реагирующее на количество тепла выделяемое в его нагревательном элементе и защищающее цепи от перегрузки.
Комбинированный расцепитель – расцепитель, осуществляющий защиту от перегрузки и коротких замыканий, представляет собой комбинацию из двух расцепителей: теплового и электромагнитного.
Расцепитель минимального напряжения -- электромагнит, срабатывающий при исчезновении
напряжения, или при снижении его до уставки срабатывания расцепителя.
Независимый расцепитель – электромагнит, срабатывающий и отключающий автоматический
выключатель при подаче импульса от ключа или кнопки управления.
Параметры автоматических выключателей:
Номинальный ток – ток, прохождение которого допустимо в течение неограниченно длительного времени.
Номинальное напряжение – напряжение, при котором может применяться выключатель данного типа.
Предельно отключаемый ток – ток короткого замыкания, который может быть отключен автоматическим выключателем без каких-либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.
Номинальный ток расцепителя – ток, прохождение которого в течение неограниченного времени не вызывает срабатывание расцепителя.
Ток уставки расцепителя – наименьший ток, при прохождении которого расцепитель срабатывает.
Уставка тока – настройка автоматического выключателя на заданный ток срабатывания.
Отсечка тока – уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание.
Нерегулируемый автоматический выключатель – автоматический выключатель, у которого
отсутствует возможность регулирования уставки расцепителя в процессе эксплуатации. Расцепитель автоматического выключателя отрегулирован заводом-изготовителем в расчете на определенный номинальный ток.
Регулируемый автоматический выключатель – аппарат, у которого имеется возможность,
воздействуя на механическую систему или специальное устройство, отрегулировать время срабатывания расцепителя.
Селективный автоматический выключатель – аппарат, срабатывающий с выдержкой времени
и позволяющий осуществлять селективную защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разной выдержкой времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.
Практическая работа №3
Изучение конструкций аппаратов защиты
Цель. Изучить назначение конструкцию устройств защитного отключения, токовых реле, тепловых реле.
Теоретические сведения
Устройство защитного отключения
Устройство защитного отключения (сокр. УЗО; более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным
(остаточным)
током,
сокр.
УЗО−Д) —
механический
коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения
при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание
контактов. Может состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания и
размыкания электрической цепи (разъединителя).
Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.
• Широкое применение также получили комбинированные устройства, совмещающие в себе
УЗО и устройство защиты от сверхтока, такие устройства называются УЗО−Д со
встроенной защитой от сверхтоков, либо просто диффавтомат. Часто диффавтоматы снабжаются специальной индикацией, позволяющей определить, по какой причине произошло
срабатывание (от сверхтока или от дифференциального тока).
Назначение
УЗО предназначены для защиты человека от поражения электрическим током при косвенном
прикосновении (прикосновение человека к открытым проводящим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся
под напряжением в случае повреждения изоляции), а также при
непосредственном прикосновении (прикосновение человека к
токоведущим частям электроустановки, находящимся под
напряжением). Данную функцию обеспечивают УЗО соответствующей чувствительности (ток отсечки не более 30 мА).
• Предотвращения возгораний при возникновении токов
утечки на корпус или на землю.
Цели и принцип работы
Рисунок 14. Схема УЗО и принцип работы
Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов
между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс
токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в
него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.
УЗО измеряет алгебраическую сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам
(двум для однофазного УЗО, четырем для трехфазного и т. д.): в нормальном состоянии ток,
«втекающий» по одним проводникам, должен быть равен току, «вытекащему» по другим, то есть
сумма токов, проходящих через УЗО равна нулю (точнее, сумма не должна превышать допустимое значение). Если же сумма превышает допустимое значение, то это означает, что часть тока
проходит помимо УЗО, то есть контролируемая электрическая цепь неисправна — в ней имеет
место утечка.
С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств
защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от по-
ражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во
много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не
более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим
током.
Эти значения были установлены путем тестов, при которых добровольцы и животные подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока.
Обнаружение токов утечки при помощи УЗО является дополнительным защитным мероприятием, а не заменой защите от сверхтоков при помощи предохранителей, так как УЗО никак не реагирует на неисправности, если они не сопровождаются утечкой тока (например, короткое
замыкание между фазным и нулевым проводниками).
УЗО с отключающим дифференциальным током порядка 300 мА и более иногда применяются для защиты больших участков электрических сетей (например, в компьютерных центрах),
где низкий порог привел бы к ложным срабатываниям. Такие низкочувствительные УЗО выполняют противопожарную функцию и не являются эффективной защитой от поражения электрическим током.
Внутреннее устройство УЗО, подключаемого в разрыв шнура питания
На фотографии показано внутреннее
устройство одного из типов УЗО. Данное
УЗО предназначено для установки в разрыв
шнура питания, его номинальный ток 13 А,
отключающий дифференциальный ток 30
мА. Данное устройство является:
УЗО со вспомогательным источником питания
• выполняющим автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника
Это означает, что УЗО может быть включено только при наличии питающего напряжения, при
пропадании напряжения оно автоматически отключается (такое поведение повышает безопасность устройства).
Фазный и нулевой проводники от источника питания подключаются к контактам (1), нагрузка УЗО подключается к контактам (2). Проводник защитного заземления (PE-проводник) к
УЗО никак не подключается.
При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УЗО пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.
Катушка (6) на тороидальном сердечнике является вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, который окружает фазный и нулевой проводники. Проводники проходят сквозь тор, но не имеют электрического контакта с катушкой. В нормальном состоянии ток,
текущий по фазному проводнику, точно равен току, текущему по нулевому проводнику, однако
эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг
друга и в катушке дифференциального трансформатора тока ЭДС отсутствует.
Любая утечка тока из защищаемой цепи на заземленные проводники (например, прикосновение человека, стоящего на мокром полу, к фазному проводнику) приводит к нарушению баланса в трансформаторе тока: через фазный проводник «втекает больше тока», чем возвращается
по нулевому (часть тока утекает через тело человека, то есть помимо трансформатора). Несбалансированный ток в первичной обмотке трансформатора тока приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.
Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды,
что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.
Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УЗО должно отключиться при нажатии на кнопку проверки.
Если УЗО не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.
Ограничения
УЗО может значительно улучшить безопасность электроустановок, но оно не может полностью исключить риск поражения электрическим током или пожара. УЗО не реагирует на аварийные ситуации, если они не сопровождаются утечкой из защищаемой цепи. В частности, УЗО
не реагирует на короткие замыкания между фазами и нейтралью.
УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не
возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений невозможно, так как
нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.
Некоторые типы УЗО (УЗО−Д со вспомогательным источником питания) нуждаются в
питании, которое они получают от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является
ситуация, когда в защищаемой цепи выше УЗО нулевой проводник отключен, а фазный остается
под напряжением. В этом случае УЗО будет неспособно отключить цепь, так как разность потенциалов в защищаемой цепи недостаточна для функционирования УЗО. Так называемые электромеханические УЗО не нуждаются в питании и поэтому свободны от указанного недостатка.
Классификация УЗО
По способу действия
• УЗО−Д без вспомогательного источника питания
• УЗО−Д со вспомогательным источником питания:
По способу установки
• стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
• переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями
По числу полюсов
• однополюсные двухпроводные;
• двухполюсные
• двухполюсные трехпроводные
• трехполюсные
• трехполюсные четырехпроводные
• четырехполюсные
По виду защиты от сверхтоков и перегрузок по току
• без встроенной защиты от сверхтоков
• со встроенной защитой от сверхтоков
• со встроенной защитой от перегрузки
• со встроенной защитой от коротких замыканий
По возможности регулирования отключающего дифференциального тока
• нерегулируемые
• регулируемые:
o с дискретным регулированием
o с плавным регулированием
По стойкости при импульсном напряжении
• допускающие возможность отключения при импульсном напряжении
• стойкие при импульсном напряжении
По характеристикам наличия постоянной составляющей дифференциального тока
• УЗО−Д типа АС. УЗО, размыкание которого гарантировано в случае, если разностный синусоидальный ток или внезапно возникает, или медленно увеличивается.
• УЗО−Д типа А. УЗО, размыкание которого гарантировано в случае, если синусоидальный
или пульсирующий разностный ток или внезапно возникает, или медленно увеличивается.
УЗО−Д типа В. УЗО реагирует на переменный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи.
• УЗО−Д типа S - селективное (с выдержкой по времени отключения), это может быть необходимо там, где используется АВР.
• УЗО−Д типа G - то же что и S, но с меньшей выдержкой времени.
Расшифровка обозначений УЗО ВД 63
УЗО ВД63 Х Х Х ХХ УХЛ4 ХХ
ВД63 название серии
Х число полюсов - 2 4
Х Значение номинального отключающего дифференциального тока
1 -0,01А 2-0,03А 3-0,1А 4-0,3А
ХХ Значение номинального тока
10,16,20,25,32,40,50,63А
Климатическое исполнение и категория размещения
УХЛ4
Тип рабочей характеристики
А переменные токи с пульсирующей составляющей (соответствует европейскому уровню)
АС переменные токи утечки (пользуются наибольшим спросом в нашей стране, но ВДТ с данной характеристикой формы утечки тока запрещены для продажи в Европе, т.к. не соответствуют
современным требованиям безопасности)
Расшифровка обозначений УЗО ABB F200
F200 ХХ ХХ ХХ
F200 название серии
виды исполнений без буквы стандартные;
Н - экономичная серия;
AP-R с повышенной устойчивостью к ложному срабатыванию,
AE для аварийного отключения электропитания.
кол-во полюсов S - селективные; F202 - двухполюсный;
F204 - четырехполюсный.
тип рабочей характеристики - А переменные токи с пульсирующей составляющей;
АС переменные токи утечки
номинальный ток А - 16,25,4,,63,80,100
Х Значение номинального отключающего дифференциального тока
1 -0,01А 2-0,03А 3-0,1А 4-0,3А
УЗО 4P 18A/12mA - 4M типа
4Р - обозначает, что устройство имеет четыре полюса и его следует использовать для работы в
однофазной сети.
18А - обозначает, что номинальный суммарный ток нагрузки, который может пропускать через
себя УЗО, не должен быть более чем 18А.
12мА - обозначает, что УЗО следует применять для нахождения тока с утечкой в
12мА, а также защиты от поражения человека электрическим током в помещениях с повышенной влажностью.
4М - обозначает, что УЗО занимает четыре модуля (70мм в ширину) на DIN- рейке.
АС - обозначает, что устройство предназначено для работы только в сети переменного тока.
•
Токовые реле
Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле должны рассчитываться на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов к. з. Коэффициент возврата реле
должен приближаться к единице.
Конструкция токового реле типа ЭТ-520 показана на рис. 15. Время действия этого реле
имеет величину примерно 0,02-0,04 сек; потребление 0,1 ВА на минимальной уставки срабатывания; коэффициент возврата не менее 0,85. Ток срабатывания регулируется плавно изменением
натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путем параллельного и
последовательного включений секций изменять пределы регулирования тока срабатывания в 4
раза.
На рис. 15 приведена конструкция нового токового реле с поперечным движением якоря типа РТ40. В этом реле улучшена контактная система и увеличен противодействующий момент, в результате последнего потребление мощности у него больше, чем у реле ЭТ. Потребление РТ-40 на
минимальной уставки для реле разной чувствительности колеблется от 0,2 до 8 ВА.
Рисунок 15. Токовые электромагнитные реле типа ЭТ-521 и РТ-40
Тепловые реле
Для защиты двигателей постоянного и переменного токов напряжением до 550В от перегрузок используются тепловое реле ТРА и ТРВ. Они работают при токах 12-15 А.
В обесточенном состоянии плоская пружина 2 (рисунок 15, а) создает необходимое контактное нажатие Fк . При нагреве пластина1 прогибается вниз. Как только конец биметаллического элемента опустится ниже прямой АВ, произойдет размыкание контактов. Отключение
происходит при постоянном токе 1А, U=220В, при переменном – 10А, U=220В. Реле ТРА служит
для защиты двигателей малой и средней мощностей. Реле ТРВ служит для защиты цепей с малой
кратностью пускового тока и небольшой продолжительностью пуска. При токах 50-200А применяются шунты 1.
На рисунке 16. изображено реле ТРП. Биметаллическая пластина 1 нагревается как за счет
нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину.
Рисунок 16. – Принцип работы (а) и устройство теплового реле (б).
Рисунок17 – Прыгающий контакт
теплового реле
Любые тепловые воздействия инерционны по своей природе,
и прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с
пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая
скорость его движения не обеспечивает гашение дуги при отключении цепи. Воздействие пластины на контакт передаётся, как правило, через ускоряющие устройства, наиболее совершенным из которых является «прыгающий» контакт (рисунок 17).
Рисунок 6 – Прыгающий контакт теплового реле
В холодном состоянии биметаллическая пластина 3 занимает
крайнее левое положение. Пружина 1 создает силу Р, которая замыкает контакты 2. При нагреве пластины 3 она изгибается вправо (по
стрелке). В момент, когда пластина 3 направлена на центр О, пружина 1 развивает максимальную силу. При дальнейшем нагреве пружина 1 быстро переходит в крайнее правоe положение и контакты 2
размыкаются с большой скоростью, обеспечивая надёжное гашение
дуги.
Рисунок 18 – Однофазное тепловое реле
Современные контакторы и магнитные пускатели комплектуются с однофазными (ТРП) или двухфазными (ТРН) тепловыми реле. Реле типа ТРП (рисунок 12) имеет комбинированную систему нагрева.
Биметаллическая пластина 1 нагревается как за
счёт прохождения через неё тока, так и за счет нагревателя 5. При прогибе конец биметаллической пластины
воздействует на прыгающий контактный мостик 3.
Реле допускает плавную ручную регулировку тока сра+
батывания в пределах 25 0 0 номинального тока установки.
Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей
первоначальную деформацию биметаллической пластины. Возврат реле в исходное положение после
cpaбатывания производится кнопкой 4. Высокая температура срабатывания (выше 200 0 С ) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей
среды: Установка меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на 10 0 С . Реле обладает
высокой ударо- и вибростойкостью.
РТЛ ХХХХ
А) Х 1 к пускателям на токи 10А, 16А, 25А
2 к пускателям на токи 40А,63А, 80А
Б) ХХХ Уставка срабатывания.
В) Х без Буквы – контактные зажимы реле со степень защиты IP00
Д для реле РТЛ 2000 к ПМЛ 4160ДМ и 4560ДМ
К для пускателей к ПМЛ 3000Д
Г) М исполнение реле со степенью защиты IP20
Д) Клим исполнение и категория размещения
Автоматические выключатели
Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических установок от
перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых включений и отключений электрических цепей. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения.
Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления.
Независимо от выполняемых функции автоматические выключатели подразделяются по соб-
ственному времени срабатывания t с, в (времени с момента подачи команды до начала размыкания контактов) на нормальные t c, в=0,02-0,1 с, селективные (t c, в регулируется до 1с)
быстродействующие, обладающие токоограничивающим эффектом (t с, в не более 0,005 с).
Устройство
Внутреннее устройство автоматического выключателя фирмы «ИЭК»
Автоматический выключатель для монтажа на
DIN-рейку конструктивно выполнен в диэлектрическом
корпусе. Включение-отключение производится рычажком, провода подсоединяются к винтовым клеммам. Защелка фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и
позволяет при необходимости легко его снять (для этого
нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный и
неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в
действие одним из двух расцепителей: тепловым или
магнитным.
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от
секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатыватьтепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится
в процессе изготовления регулировочным винтом. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.
Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через
предохранитель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении
заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро
(доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от
чувствительности мгновенного расцепителя).
Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты
имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой.
Контрольные вопросы.
1.Каков принцип работы УЗО?
2.Чем отличается УЗО от предохранителей?
3.За какое время срабатывает УЗО?
4. Можно ли заменить предохранители на УЗО?
5. Перечислите элементы УЗО
6. В каких случаях УЗО не реагирует на короткое замыкание? Почему?
7. Изобразите схему проверки УЗО?
8. Каков принцип действия теплового реле?
9. Почему прогиб биметаллической пластинки происходит медленно?
10. За счёт чего происходит регулировка тока срабатывания в тепловых реле?
11. За счёт чего изменяются пределы регулирования в токовых реле?
12. Каков принцип работы автоматических выключателей?
Датчики
Датчики – электрические аппараты, осуществляющие восприятие контролируемой (входной) величины и преобразование ее к виду, удобному для передачи по линиям связи и дальнейшего
преобразования и измерения.
Параметрические датчики – датчики, в которых контролируемая физическая величина преобразуется в изменение таких параметров, как активное сопротивление, индуктивность или емкость. Параметрические датчики относятся к пассивным элементам и требуют источника питания для выявления изменения входной величины.
Генераторные датчики - датчики, в которых изменение контролируемой величины преобразуется в изменение ЭДС на выходе. В этих датчиках не требуется отдельного источника питания для
изменения выходной величины.
Входная величина датчика – воспринимаемая и преобразуемая датчиком физическая величина.
Входные величины могут быть: энергетическими, характеризующими интенсивность протекания
процессов (ток, напряжение, перемещение, скорость и т. д.) или параметрическими, характеризующими контролируемый объект (сопротивление, упругость, массу и т. д.).
Выходной сигнал датчика – это определенное изменение выходной величины (тока, напряжения и т. д.), вызванное изменением входной величины.
Статическая характеристика датчика - зависимость выходной величины у от входной х при
медленном их изменении в установившемся режиме.
Бесконтактные электрические аппараты
Бесконтактный электрический аппарат – устройство, предназначенное для включения и отключения электрических цепей без физического разрыва самой цепи.
Магнитный усилитель – электромагнитное устройство с управляемой индуктивностью, которое
служит для регулирования тока в цепи нагрузки с помощью подмагничивания ферромагнитных
сердечников постоянным током.
Датчики. Датчики пути и положения
Датчики пути и положения – датчики, которые обеспечивают создание управляющих сигналов
в зависимости от пройденного пути или положения рабочих органов управляемого объекта. Бывают контактные и бесконтактные.
Рис. 19. Схема устройства бесконтактного датчика положения
Бесконтактный индукционный датчик положения (рис. 19) имеет разомкнутый магнитопровод 1 с катушкой 2, параллельно которой включен конденсатор 6. Катушка с конденсатором
включены в цепь переменного тока вместе с обмоткой 4 реле. Когда якорь датчика 3, закрепленный на подвижной части ЭП или исполнительного органа рабочей машины, не замыкает магнитопровод 1 (пунктирное его положение), индуктивное сопротивление катушки 2 мало, в ее цепи
проходит большой ток и реле 4 находится во включенном положении.
Когда якорь 3 переместится и займет положение над магнитопроводом 7, индуктивное сопротивление катушки 2 уменьшится и в цепи за счет подбора емкости конденсатора 5 наступает
резонанс тока, характеризуемый резким снижением тока в цепи. Реле 4 из-за снижения тока отключается, что вызывает переключение его контактов 5 в цепи управления ЭП.
Датчики скорости. Информация о скорости ЭП может быть получена от различных датчиков скорости, а также и от самого двигателя. Скорость двигателей постоянного и переменного
тока определяет величину их ЭДС. Таким образом, если измерять величину ЭДС, то тем самым
будет получена информация о величине скорости.
Рис. 20. Схема устройства реле контроля скорости
Электромеханическое реле контроля скорости (РКС) работает по принципу асинхронного
двигателя. Ротор реле (рис. 20) представляет собой постоянный магнит 1, соединенный с валом
двигателя, скорость которого измеряется. Постоянный магнит помещен внутри алюминиевого
цилиндра 5, имеющего обмотку в виде беличьей клетки. Цилиндр может поворачиваться вокруг
оси на небольшой угол и переключать при этом с помощью упора 3 контакты 4 (6). При неподвижном двигателе упор занимает среднее положение, и контакты реле находятся в «нормальном» положении. При вращении двигателя и тем самым магнита I уже при небольших скоростях
на цилиндр 5 начинает действовать вращающий момент, под влиянием которого он поворачивается и обеспечивает с помощью упора 3 переключение контактов 4. При скорости двигателя,
близкой нулю, цилиндр возвращается в среднее положение и контакты 4 переходят в свое «нормальное» состояние. Величина скорости, при которой переключаются контакты реле, определяется положением настроечных винтов 2.
Реле контроля скорости удобно использовать при автоматизации процесса торможения,
когда требуется обеспечивать отключение двигателя от сети после снижения его скорости до
нуля.
Реле времени
Реле времени представляют собой устройства, конструкция которых содержит специальный узел, обеспечивающий задержку появления (исчезновения) выходного сигнала после подачи
(снятия) входного.
Отметим, что выдержки времени до 5 с можно получить посредством несложных схемных решений, которые позволяют замедлить нарастание или спадание токов в обмотках электромагнитных реле постоянного тока. Например, шунтирование обмотки реле резистором или диодом позволяет поддерживать некоторое время протекание тока по обмотке реле в прежнем
направлении за счёт ЭДС самоиндукции, возникавшей в момент коммутации, что и позволяет замедлить время отпускания реле. Шунтирование обмотки реле конденсатором позволяет задержать время срабатывания реле. Подбором емкости конденсатора и дополнительного резистора,
включенного последовательно с обмоткой до конденсатора, можно в широких пределах менять
продолжительность времени задержки срабатывания реле.
Для создания выдержки времени в больших пределах применяются специальные реле
времени, которые можно классифицировать по принципу действия на следующие группы: с электромагнитным замедлением, с пневматической задержкой, моторные реле времени, электронные с часовым механизмом и т. д.
В реле времени постоянного тока с электромагнитной задержкой эффект запаздывания
в срабатывании или отпускании создается электромагнитным демпфированием, осуществляемым
специальной короткозамкнутой обмоткой или гильзой из меди, латуни или алюминия, размещенной на магнитопроводе реле. Эти реле просты и надежны, выдержка времени составляет
0,15...10с и зависит от толщины немагнитной прокладки между якорем и сердечником и натяжения пружины. Недостатки реле – большие габариты и небольшой диапазон выдержек времени.
Рис. 21. Схема устройства электромагнитного реле времени
Электромагнитное реле времени состоит из неподвижной части магнитопровода 2 на котором установлена катушка 1 (рис. 21), и подвижной части магнитной системы (якорь б) с установленными на ней контактами 8 и 9. При отсутствии напряжения на катушке якорь 6 под действием пружины 4 находится в поднятом положении.
Обенностью конструкции реле времени является наличие на магнитопроводе 2 массивной
медной трубки 3 (гильзы), которая и обеспечивает выдержку времени реле при отключении его
катушки от источника питания. Рассмотрим этот процесс подробнее.
Включение реле происходит, как у обычного электромагнитного реле, подачей напряжения U на катушку 1 после замыкания контакта 10. Якорь 6, притягиваясь к сердечнику, осуществляет без выдержки времени переключение контактов 8 к 9.
Выдержка времени обеспечивается за счет замедления возврата якоря в исходное положение. При снятии с катушки напряжения спадающий магнитный поток создает в гильзе вихревые
токи, которые, по правилу Ленца, своим магнитным потоком поддерживают основной поток.
Другими словами, наличие гильзы замедляет (демпфирует) спадание магнитного потока, а тем
самым и перемещение якоря и контактной системы в исходное (отключенное) положение. В соответствии с таким принципом действия электромагнитное реле времени обеспечивает выдержку
при размыкании замыкающего контакта и замыкании размыкающего контакта (рис.21).
Выдержка времени реле регулируется ступенчато путем установки латунной немагнитной
прокладки 1 определенной толщины, закрепляемой на якоре 6 (уменьшение толщины прокладки
вызывает увеличение выдержки реле, и наоборот), или плавно за счет изменения натяжения пружины 4 с помощью гайки 5. Чем меньше будет затянута пружина, тем больше будет выдержка
времени, и наоборот. Выдержка времени может быть получена у электромагнитного реле без
установки гильзы путем закорачивания катушки после отключения ее от сети. В этом случае замкнутый контур, образованный катушкой и замыкающим ее контактом 11, играет роль электромагнитного демпфера. Однако выдержка времени в этом случае получается меньше, чем у реле с
гильзой.
В электромагнитных реле времени с пневматической задержкой работает пневматический механизм, пристроенный к приводному механизму электромагнитного типа. Пневматические реле бремени обеспечивают выдержку времени за счет работы воздушного (пневматического) замедлителя (демпфера), управляемого с помощью электромагнита. При подаче на электромагнит напряжения питания (начало отсчета времени) начинается процесс перекачки воздуха из
одной камеры реле в другую через калиброванное дроссельное отверстие. Величина этого отверстия, а тем самым скорость перекачки и выдержка времени реле, регулируется с помощью иглы,
положение которой устанавливается посредством регулировочной гайки «больше - меньше». В
конце процесса перекачки воздуха через отверстие происходит переключение установленного в
реле микропереключателя, что определяет конец отсчета выдержки времени.
Серийные пневматические реле времени обеспечивают диапазон выдержек времени от 0,4
до 180с.
Для получения различных по величине регулируемых выдержек времени по нескольким
выходным цепям широко применяются моторные реле времени. Моторное (электромеханическое) реле времени в своей основе имеет специальный низкоскоростной двигатель и редуктор с
большим передаточным числом, на выходном валу которого устанавливается рычаг, начальное
положение которого определяется по шкале уставок времени реле. Рычаг управляет работой
вспомогательных контактов, которыми, в свою очередь, включается выходное электромагнитное
реле.
Начало отсчета времени соответствует подаче напряжения на двигатель, который, включившись, начинает вращаться и медленно поворачивать рычаг на валу редуктора. Через заданное
время, определяемое начальным положением рычага, он доходит до вспомогательных контактов
и замыкает их. Это приводит к включению выходного реле, которое одним из своих контактов
отключает двигатель. На этом завершается, утечет выдержки времени.
Выпускаемые моторные реле времени этого типа обеспечивают выдержку времени до
нескольких минут. Например, реле ВС-10 (эти реле выпускаются в различных модификациях с
выдержками времени 2...60 с, 15 с...9 мин, 1...24 час) представляет собой электромеханическое
устройство с приводом от синхронного двигателя. Вращение от двигателя через редуктор передается диску сцепления, который свободно вращается на своей оси. При включении электромагнита диск оцепления притягивается к шестерне главной оси, входит с ней в зацепление, и начинает
вращать главную ось, на которой расположен набор шкал (их может быть три или шесть), стянутых между собой при помощи зажимной гайки. Когда гайка отпущена, шкалы можно поворачивать одну относительно другой и тем самым задавать нужную программу выдержек времени. Во
время работы реле шкалы движутся и укрепленные на них упоры перебрасывают кулачки, а те
переключают контактные системы. После отработки программы размыкающий контакт концевого выключателя отключает двигатель реле, и главная ось со шкалами останавливается в том положении, которого они достигли. Выключение электромагнита приводит к возврату шкал в исходное положение. При этом все контакты реле вновь окажутся в исходном положении и реле
времени готово к новому включению.
Двухпрограммные реле времени 2РВМ применяются в тех случаях, когда необходимо выполнение суточного цикла программ. Такое реле состоит из анкерного часового механизма с автоматическим подзаводом пружины от электродвигателя и программного устройства. Основной
частью программного устройства служит подвижная часовая шкала с двумя рядами отверстий, в
которые согласно программам ввинчиваются установочные штифты. Во время движения шкалы
штифты при помощи пружинно-рычажного механизма вызывают срабатывание микровыключателей программ. Микровыключатели подают питание на катушки выходных реле, которые и коммутируют цепи нагрузок.
В последнее время в различных системах сельскохозяйственной автоматики широкое распространение получают электронные реле времени. Они отличаются высокой надежностью, малыми габаритами и имеют широкий диапазон исполнения по времени выдержки.
Электронные реле времени обычно в своих схемах используют различные полупроводниковые элементы (чаще всего транзисторные) и конденсаторы, время разряда или заряда которых
и определяет выдержку времени (рис. 22).
В исходном положении внешний управляющий контакт К замкнут и на базу транзистора
VT1 подан отрицательный потенциал источника питания GB, транзистор открыт, при этом потенциал базы транзистора VT2 будет положительным по отношению к его эмиттеру и будет закрыт.
В результате выходное реле КV будет отключено. В исходном положении конденсатор С будет
заряжен с показанной на рисунке полярностью своих обкладок.
Команда на начало отсчета времени подается при размыкании внешнего управляющего
контакта К. После этого начинается разряд конденсатора С через резистор А. и переход эмиттер
— база транзистора УТ1. В конце разряда транзистор VT1 закроется, что приведет к появлению
на базе транзистора VT2 отрицательного потенциала. Он откроется, по обмотке реле КV начнет
протекать ток, оно сработает и переключит свои контакты. Отсчет времени закончится. Выдержка времени такого реле определяется временем разряда конденсатора С, которое зависит от величины его емкости и сопротивления резистора Д2. Регулируя эти величины, можно устанавливать требуемые выдержки времени реле. Выпускаемые электронные реле времени обеспечивают
выдержку времени от 0,1 с до 10 мин.
Рис.22 - Схема устройства электронного реле времени
Аппараты выше 1 кВ
Электрические аппараты станций и подстанций
РазряJдник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений
в электротехнических установках и электрических сетях.
В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные
коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на
кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и,
как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям. Для того,
чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в
электрических сетях целесообразно применять разрядники.
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.
Электроды
Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении
напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым
перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к
разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник
не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).
Дугогасительное устройство
После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как
следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств
защиты.
Трубчатый разрядник
Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без
значительного обугливания — полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века,
это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а
второй располагается на небольшом расстоянии от него (расстояние регулируется в зависимости
от напряжения защищаемого участка). При возникновении перенапряжения пробиваются оба
промежутка: между разрядником и защищаемым участком и между двумя электродами. В ре-
зультате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (преимущественно углекислый
газ), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги.
Вентильный разрядник
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового
промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при
увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить
значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно —
оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток
при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
Магнитовентильный разрядник (РВМГ)
РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с
магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков
представляет собой поочередное соединение единичных искровых
промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый
цилиндр.
При пробое в единичных искровых промежутках возникает
дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого
кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью,
что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными
разрядниками, дугогашение.
ОПН
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это элемент защиты без искровых
промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения
он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов. Принцип действия ОПН
основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения.
При отсутствии перенапряжений ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После окончания действия перенапряжения на выводах ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояние занимает единицы
наносекунд (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время срабатывания может достигать единиц микросекунд). Кроме высокой скорости срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов
после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что,
кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.
Cтержневые искровые промежутки
Cтержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з в двухфазное.
Для возникновения дуги необходим ток к.з. превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10кВ против 20кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления
«дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.
В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике»
ФСК.
Разрядник длинно-искровой
Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и
предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет
длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с
защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что
вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги
короткого замыкания сводится к нулю.
Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями
ВЛ, на которых они применяются.
РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ
трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C
в течение 30-и лет.
Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри
его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.
1. Общее обозначение разрядника
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН
Токоограничивающий реактор
ТокоограниŸчивающий реаŸктор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока короткого замыкания. Включается последовательно в схему и работает как индуктивное дополнительное сопротивление,при К.З. уменьшающее ударный ток, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.
Применение
При коротком замыкании ток в цепи значительно возрастает по
сравнению с током нормального режима. В высоковольтных сетях токи
короткого замыкания могут достигать таких величин, что подобрать установки, которые смогли бы выдержать электродинамические силы, возникающие вследствие протекания этих токов, не представляется возможным. Для ограничения ударного тока короткого замыкания применяют
токоограничивающие реакторы.
Устройство и принцип действия
Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь
последовательно. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка
3-4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания боŸльшая часть напряжения прихо-
дится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается
по формуле:
где IH — номинальный ток сети, Xp — реактивное сопротивление реактора. Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального
ударного тока в сети.
Реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки. При
больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что
резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то, что при
этом, для поддержания такого же значения индуктивности, их приходится делать больших размеров и массы.
Бетонные реакторы
Получили распространение на внутренней установке и на напряжения до 35 кВ. Бетонный
реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. Бетон выпускается с высокими механическими свойствами. Все металлические детали реактора изготавливаются из немагнитных материалов. В случае больших токов применяют искусственное охлаждение.
Фазные катушки реактора располагают так, что при собранном реакторе поля катушек
расположены встречно, что необходимо для преодоления продольных динамических усилий при
коротком замыкании.
Масляные реакторы
Применяются в сетях с напряжением выше 35 кВ. Масляный реактор состоит из обмоток
медных проводников, изолированных кабельной бумагой, которые укладываются на изоляционные цилиндры и заливаются маслом. Масло служит одновременно и изолирующей и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны или магнитные шунты.
Электромагнитный экран представляет собой расположенные концентрично относительно
обмотки реактора короткозамкнутые медные или алюминиевые витки вокруг стенок бака. Экранирование происходит за счет того, что в этих витках возникает встречное электромагнитное
поле, которое компенсирует основное поле.
Магнитный шунт - это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок,
которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшим сопротивлением стенок бака, что заставляет основной магнитный поток реактора замыкаться по нему,
а не через стенки бака.
Для предотвращения взрывов, связанных с перегревом масла в баке, согласно ПУЭ, все
реакторы на напряжение 500кВ и выше должны быть оборудованы газовой защитой.
Выключатель высокого напряжения
трехполосный С-35М-630-10
Техническое описание:
Выключатель высокого напряжения трехполосный типа С-35М-63010 предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного
тока частотой 50(60) Гц с номинальным напряжением 35 кВ.
Выключатель управляется электромагнитным приводом ПЭМУ-500
или пружинным ПП-67.
Структура условного обозначения С-35М-630-10ХХ1:
С – серия; 35 – номинальное напряжение, кВ;
М – модернизированный; 630 – номинальный ток, А; 10 – номинальный ток отключения, кА; Х - А и Б ( вводы с длиной пути утечки внешней изоляции категории А и Б по ГОСТ 9920-89 );
Х1 - климатическое исполнение ( У, Т, ХЛ ) и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ
15543.1-89.
Выключатели высокого напряжения
Полюс масляного бакового выключателя на 220В
1-бак;
2-дугогасительная камера с
неподвижными контактами
и шунтирующим резистором;
3-изоляция бака;
4-ввод;
5-приводной механизм;
6-трансформатор тока;
7-направляющее устройство;
8-шунтирующий резистор;
9-изоляционная тяга;
10-траверса с подвижными
контактами;
11-положение траверсы после отключения.
Конструктивная схема одного полюса воздушного
выключателя ВВП-35 в
разрезе
1-резервуар;
2-опорный изолятор;
3-неподвижный контакт;
4-шунтирующий резистор;
5-дугогасительное устройство;
6-подвижный контакт;
7-вывод;
8-контактно-поршневой механизм;
9-пламягасительная решётка;
10-отделитель;
11-изоляционные перегородки;
12-неподвижные контакты;
13-вывод;
14-изоляционные штанги;
15-вал;
16-изолятор;
17-электропневмоти-ческое
устройство;
18-диффиренциальный
клапан.
При открытии дифференциального клапана сжатый воздух из резервуара через полость
опорного изолятора поступает в дугогасительную камеру, давит на контактно-поршневой механизм, размыкает контакты и через сопло подвижного контакта выдувает и гасит дугу. Пламя
дуги охлаждается в пламягасительной решетке. Для облегчения гашения дуги контакты шунтированы резистором. После погасания дуги отделитель размыкается и отключает оставшийся
ток.
Схема полюса
элегазового выключателя
для КРУЭ на 220В.
1-бак;
2-экран;
3-последовательная перемычка;
4-подвижный контакт;
5-неподвижный контакт;
6-литой изолятор;
7-изоляционная перегородка;
8-керамические конденсаторы;
9-изоляционная штанга;
10-изоляционный цилиндр;
11-рычажной механизм.
Неподвижный контакт 5 прикреплён к баку 1 на литом изоляторе 6. Выключатель имеет
два дугогасительных устройства 4 с автокомпрессорным дутьём, они же подвижные контакты.
Дугогасительные устройства соединены последовательно перемычкой 3, равномерное распределение напряжения между устройствами обеспечивается керамическими конденсаторами 8.
Подвижный контакт и конденсаторы закрыты экраном 2. Цилиндр 10 изолирует контакты 4 от
бака. Выключатель заполнен элегазом 0,55МПа. Неподвижные контакты 5 выведены из бака
через вводы элегаз-элегаз. Изоляционная перегородка 7 ввода герметизирует объём бака.
Комплектные распределительные устройства напряжением выше 1 кВ
Отечественные электроаппаратные заводы изготовляют КРУ для напряжений 6... 10 и 35
кВ с одной системой сборных шин для внутренней и наружной установки. Они получили широкое распространение в электроустановках различного назначения.
Применение КРУ дает значительное упрощение строительной части электроустановок.
Практика эксплуатации КРУ показала более надежную их работу по сравнению с обычными сборными распределительными устройствами.
Комплектные распределительные устройства напряжением до 35 кВ имеют воздушную
изоляцию; КРУ напряжением 110 кВ и выше выполняют с изоляцией элегазом.
Комплектные распределительные устройства на напряжение 6... 10 кВ имеют два принципиально различных конструктивных исполнения в зависимости от способа установки аппаратов:
выкатные (типа КРУ, КРУН), в которых аппарат напряжением выше 1 кВ с приводом располагается на выкатной тележке, и стационарные (типа КСО, КРУН), в которых аппарат, привод и все
приборы устанавливаются стационарно.
Основными достоинствами выкатных КРУ являются:
возможность быстрой замены выключателя резервным выключателем, установленным на
тележке;
компактность устройств, так как вместо разъединителей применяются специальные скользящие контакты штепсельного типа;
надежное закрытие токоведущих частей для защиты от прикосновения и чрезмерного
запыления.
Конструкция стационарных комплектных распределительных устройств обеспечивает достаточную и безопасную обозреваемость и доступность оборудования без снятия напряжения со
сборных шин. Стационарные камеры КСО более просты и дешевы по сравнению с выкатными
камерами КРУ. По условию обслуживания комплектные распределительные устройства могут
быть:
одностороннего обслуживания (прислонного типа) - устанавливаются прислоненно к стене с обслуживанием с фасадной стороны;
двустороннего обслуживания (свободностоящие) - устанавливаются свободно с проходами с фасадной и задней стороны.
Стационарные камеры КСО следует устанавливать, как правило, с односторонним обслуживанием, а КРУН и выкатные КРУ - с двусторонним обслуживанием.
Выкатные комплектные распределительные устройства
На рис. 7.2 показана линейная камера серии К-ХП для внутренней установки с выключателем ВМП-10 и разъединителями штепсельного типа с втычными контактами. Она состоит из
следующих частей:
неподвижного корпуса, в задней части которого размещены верхние и нижние непод
вижные контакты 1 разъединителей, кабельная сборка 2 с концевыми заделками 3, трансформаторы тока 4 и заземляющие ножи 5;
Рис. 7.2. Ячейка КРУ с выдвижным выключателем: а — вид спереди; б - поперечный разрез выкатной тележки с выключателем 6 и приводом;
отсека сборных шин;
отсека приборов для измерений, релейной защиты, управления и сигнализации.
Корпус камеры разделен горизонтальной стальной перегородкой 7 на два отсека: верхний
- с контактами шинных разъединителей и нижний - с трансформаторами тока и кабельной сборкой. Предусмотрены также вертикальные подвижные металлические шторы, закрывающие при
выкатывании тележки заднюю часть камеры с аппаратами, находящимися под напряжением, во
избежание случайного прикосновения к ним.
Тележка с выключателем может занимать три положения:
рабочее, когда тележка находится в камере, а втычные разъединители и контакты вторичных цепей сигнализации и напряжения разомкнуты;
испытательное, когда тележка выдвинута настолько, что втычные разъединители разомкнуты, а контакты цепей управления еще замкнуты;
ремонтное, когда тележка находится вне камеры.
Для опробования привода выключателя достаточно поставить тележку в испытательное
положение. Для ремонта выключателя тележка должна быть полностью выдвинута из камеры.
Необходимо также отсоединить цепи управления сигнализации от релейного отсека, с которым
они соединены гибким шлангом и многоконтактным штепсельным соединением. Предусмотрена
блокировка, не допускающая выкатывания тележки при включенном выключателе, а также вка-
тывание при включенном заземляющем разъединителе. Последний не может быть включен в рабочем положении тележки.
Стационарные комплектные распределительные устройства
Основными стационарными типами комплектных распределительных устройств являются
камеры типа КСО, они имеют открытое исполнение и предназначены для одностороннего обслуживания. Камеры разделяются на три отсека. В верхнем отсеке камеры открыто размещены сборные шины и шинный разъединитель, в среднем отсеке - выключатель типа ВМГ или выключатель нагрузки, или предохранители и разъединители, в нижнем - линейный разъединитель, кабельная воронка и трансформаторы тока типа ТЗ. На фасаде камеры имеются верхняя и нижняя
двери.
Выкатные и стационарные комплектные распределительные устройства наружного исполнения. Шкафы ввода отходящих линий, трансформаторов напряжения и разрядников выкатных
КРУН состоят из двух основных частей: корпуса и тележки. Корпус шкафа представляет собой
каркасную металлоконструкцию, выполненную из специальных штампованных профилей листовой стали. Он разделен металлическими перегородками на пять отсеков: сборных шин, тележки,
приборов защиты и измерения, трансформаторов тока с кабельным или воздушным вводом и
верхних неподвижных разъединяющих контактов. Отсек сборных шин отделен от остальных отсеков шкафа металлическими перегородками и проходными изоляторами, что обеспечивает более высокую степень надежности и локализацию возникших аварий в пределах одного электрического присоединения. Они комплектуются выключателями типа ВМП- 10К или ВМП-10П на
силу тока 600, 1000 и 1500 А.
Стационарные КРУН предназначены для ввода и секционирования в распределительных
устройствах при нагрузках, превышающих силу тока 1500 А. Они комплектуются выключателями МГГ-10-3200.
Виды и причины износа электрических аппаратов.
Ремонт электрических аппаратов.
В процессе эксплуатации электрические аппараты изнашиваются и устаревают. Износ
аппаратов по своему характеру и вызывающим его причинам можно условно подразделить на
механический, электрический и моральный.
Механический износ электрических аппаратов является, как правило, следствием
длительных постоянных или переменных механических воздействий на отдельные части или
детали, в результате которых изменяются их первоначальные формы и качества. В электрических аппаратах механический износ выражается в истирании (абразивном износе) шарнирных
и трущихся поверхностей деталей, изменении первоначальной формы контактов, ослаблении
или поломке пружин механизма.
Электрическим износом является невосстанавливаемая потеря электроизоляционными
материалами электрических аппаратов изоляционных свойств. Изнашиваются, например, изоляция проводов обмоток катушек, изолирующие детали аппаратов. Электрический износ изоляции чаще всего является следствием длительной работы аппаратов, воздействия на изоляцию
недопустимо высоких температур или химически агрессивных веществ, что приводит к витковым замыканиям в обмотках и катушках, пробою изоляции и появлению потенциалов на частях и корпусах электрических аппаратов, которые нормально не находятся под напряжением.
Таким образом, это повреждения, устранение которых требует капитального ремонта или замены всего аппарата.
Моральный износ — это результат старения вполне исправного резервного или работающего аппарата, дальнейшая эксплуатация которого является нецелесообразной из-за создания
нового, технически более совершенного и экономичного аппарата такого же назначения. Моральный износ электрических аппаратов является вполне закономерным явлением, которое
обусловлено развитием науки и непрерывным техническим прогрессом. Эксплуатация морально устаревших аппаратов может стать экономически целесообразной, если при капитальном ремонте их конструкцию и технические параметры приблизить путем модернизации к
аналогичным по назначению, но наиболее современным электрическим аппаратам [8].
В результате эксплуатации, аварии, перегрузок и естественного износа электрические
аппараты теряют свою работоспособность. Чтобы обеспечить их надежную работу и коммутационную способность, т.е. способность аппарата производить определенное количество включений и отключений электрической цепи при сохранении работоспособности, аппараты необходимо регулярно обслуживать и ремонтировать.
Ремонт - это комплекс операций по восстановлению исправности и работоспособности
электрических аппаратов, а следовательно, восстановления ресурса всего электротехнического
устройства.
Под операцией ремонта понимают законченную часть ремонта, выполняемую на одном
рабочем месте исполнителями определенной специальности (например, очистка, разборка,
изготовление обмоток и т.п.).
Надежность, бесперебойность и безопасность работы электрооборудования технологических установок, станков, механизмов, машин, электрического освещения, систем электроснабжения цеховых участков промышленных предприятий и организаций могут быть
обеспечены благодаря правильной системе ремонта электрических установок эксплуатирующей организацией. Такой системой является планово-предупредительный ремонт (ППР). Он
представляет собой форму организации ремонта, состоящую из комплекса организационно-технических мероприятий, которые обеспечивают выполнение технического обслуживания и профилактического ремонта.
По графику ППР проводятся текущий и капитальный ремонты. В период между ремонтами осуществляется техническое обслуживание электрооборудования и аппаратов, которое представляет собой комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности устройства.
Работы по техническому обслуживанию электрических аппаратов или устройств включают очистку от пыли и грязи, смазку трущихся частей, ликвидацию видимых повреждений,
затяжку крепежных деталей, очистку контактов от грязи и наплывов, проверку кожухов, оболочек, замену перегоревших плавких вставок предохранителей, проверку работы сигнальных
устройств.
В типовой объем работ капитального ремонта входят операции, связанные с полной разборкой аппарата. При капитальном ремонте производят разборку аппарата, отбраковывают и
ремонтируют поврежденные детали, выполняют перемотку или замену обмоток, ремонт магнитопроводов и другие работы. Капитальный ремонт совмещают с капитальным ремонтом электрооборудования, или электроустановки. После капитального и текущего ремонта электрические аппараты подвергаются испытаниям по установленной программе [1].
Механический износ – износ электрических аппаратов в результате длительных постоянных и
переменных механических воздействий на отдельные части или детали, в результате которых изменяются их первоначальные формы и качества.
Электрический износ – невосстанавливаемая потеря электроизоляционными материалами электрических аппаратов изоляционных свойств.
Моральный износ – это результат старения вполне исправного электрического аппарата, дальнейшая эксплуатация которого является нецелесообразной из-за создания нового, технически более совершенного и экономичного аппарата такого же назначения. Моральный износ обусловлен
развитием науки и непрерывным техническим прогрессом.
Ремонт электрических аппаратов
Ремонт – это комплекс операций по восстановлению исправности и работоспособности электрических аппаратов, а, следовательно, восстановления ресурса всего электротехнического устройства.
Электрический аппарат – это устройство, управляющее электропотребителями и источниками
питания, а также использующее электрическую энергию для управления неэлектрическими процессами
Номинальный режим работы - это такой режим, когда элемент электрической цепи работает
при значениях тока, напряжениях, мощности указанных в техническом паспорте, что соответствует наивыгоднейшим условиям работы с точки зрения экономичности и надежности (долговечности).
Нормальный режим работы - режим, когда аппарат эксплуатируется при параметрах режима
незначительно отличающихся от номинального.
Аварийный режим работы - это такой режим, когда параметры тока, напряжения, мощности
превышают номинальный в два и более раз. В этом случае объект должен быть отключен.
Надежность – безотказная работа аппарата за все время его эксплуатации. Свойство аппарата
выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных
показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания и ремонтов, хранения и транспортирования.
Электрическое контактное соединение - функциональный узел, с помощью которого соединяются две и более токоведущих детали для перехода тока из одной детали в другую.
Контакт - место, где ток из одной детали переходит в другую
Контактные поверхности - поверхности, на которых осуществляется электрический контакт
Разборный контакт (контактное соединение) - это конструктивный узел, предназначенный
только для проведения электрического тока, но не предназначенный для коммутации (болтовое
соединение “шин”, присоединение проводника к зажиму).
Коммутирующие контакты - это конструктивный узел, предназначенный для коммутации электрической сети (выключатель, контактор рубильник).
Скользящие контакты - разновидность коммутирующего контакта, у которого одна деталь
скользит относительно другой, но электрический контакт при этом не нарушается (контакты реостата, щеточный контакт, шарнирный контакт, проскальзывающий контакт).
Точечный контакт - контакт в одной физической площадке: сфера-сфера, сфера-плоскость-конус, конус-плоскость.
Линейный контакт - условное контактирование происходит по линии (ролик-плоскость).
Поверхностный контакт -- условное контактирование по поверхности.
Переходное сопротивление – резкое увеличение активного сопротивления в месте перехода
тока из одной детали в другую
Контактное нажатие – усилие воздействия одной контактной поверхности на другую
Начальное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной поверхности на другую при первом соприкосновении контактов
Конечное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной поверхности на другую
при полностью включенных контактах
Провал контактов - это расстояние, на которое перемещается подвижная контактная система
после касания контактов (расстояние на которое перемещается контактная система, если неподвижную контактную систему мысленно убрать). Провал контактов обеспечивает надежную их
работу при износе. Х - провал контакта [мм] - это паспортная техническая величина, обеспечивающая усилие нажатия.
Раствор контактов – наименьшее расстояние контактными поверхностями полностью разомкнутых контактов
Износ - это разрушение рабочей поверхности коммутирующего контакта в процессе работы,
приводящее к изменению формы, размера, массы и к уменьшению провала контактов.
Вибрация контактов (дребезг) - это явление периодического отскока и последующего замыкания подвижной контактной системы за счет упругой деформации неподвижной контактной системы (на расстояние 0.01 - 0.1 мм). Процесс этот идет с затуханием (с затухающей амплитудой).
Термическая устойчивость контактов - способность контактов выдерживать в течении определенного времени большие токи не оплавляясь и не свариваясь
Электродинамическая устойчивость контактов - их способность контактов пропускать
большие токи не размыкаться под действием электродинамических усилий не снижая значительно контактного нажатия
Ионизация - процесс отделения от нейтрали частиц одного или нескольких электронов и образование вследствие этого электронов и положительно заряженных частиц (ионов).
Термическая ионизация - это процесс ионизации под воздействием высоких температур.
Термоэлектронная эмиссия - явление испускания электронов с поверхности накаливания.
Автоэлектронная эмиссия - это явление испускания электронов под воздействием сильного
электрического поля.
Рекомбинация - это процесс образования нейтральных частиц.
Диффузия - это процесс выноса заряженных частиц из межэлектронного промежутка в окружающее пространство. Интенсивность гашения дуги будет определяться интенсивностью этих процессов.
Дугогасительная камера – часть электрического аппарата, предназначенная способствовать гашению электрической дуги и ограничивать распространение ионизированных газов и пламени.
Дугогасительная камера создает условия, способствующие гашению дуги в малом объеме и в
наиболее короткое время при малом износе токоведущих частей (контактов и рогов); ограничение звукового и светового эффекта при гашении дуги, направление потока расплавленных и
ионизированных газов в определенное место, где они не могут вызвать перебросов в результате
резкого снижения диэлектрической прочности воздуха. Дугогасительные камеры бывают глухие
и открытые. Глухие представляют собой замкнутый объем, не имеющий связи с внешним пространством (например, у предохранителей)
Дугогасительная камера с магнитным дутьем — дугогасительная камера с дутьем, в которой
для перемещения дуги имеется катушка или постоянный магнит, создающие магнитное поле в
зоне дуги.
Дугогасительная камера с узкой щелью — дугогасительная камера электрическогого аппарата,
у которой существенным фактором при гашении дуги является охлаждение ее стенками камеры
Дугогасительная камера с деионной решеткой — дугогасительная камера электрическогого
аппарата, в которой существенным фактором при гашении дуги является разделение ее на ряд
последовательно соединенных коротких дуг, горящих между металлическими пластинами, образующими решетку.
Катушка магнитного дутья — катушка контактора, создающая магнитное поле для перемещения дуги в дугогасительной камере.
Дугогасительные рога электрического аппарата — электроды, предназначенные для обеспечения движения в определенном направлении электрической дуги, возникающей на контактах
контактора, и облегчающие ее гашение.
Рубильник – простейший аппарат ручного управления, который используется для коммутации
электрических цепей при напряжении до 660 В переменного тока и 440 В постоянного тока и токах от 25 до 10000 А.
Кнопки управления – электрические аппараты ручного управления, предназначенные для подачи оператором управляющего воздействия при управлении различными электромагнитными
аппаратами (реле, пускателями, контакторами), а также для коммутирования цепей управления,
сигнализации, электрической блокировки цепей постоянного и переменного тока.
Пакетные выключатели и переключатели – электрические аппараты ручного управления,
предназначенный для коммутации цепей управления и сигнализации в схемах пуска реверса
электродвигателей, а также электрических цепей переменного тока напряжением 380 В и постоянного тока напряжением 220 В небольшой мощности под нагрузкой.
Малогабаритные переключатели - электрические аппараты ручного управления, предназначенные для установки на панелях щитов, используются для дистанционного управления электромагнитными аппаратами (реле, пускателями, контакторами), а также для коммутирования цепей управления, сигнализации, электрической блокировки цепей постоянного и переменного
тока напряжением до 220 В и с током до 6 А.
Контроллер – коммутационное устройство, осуществляющее пуск и регулирование скорости
электродвигателя. Многоцепной электрический аппарат с ручным или ножным приводом для непосредственной коммутации силовых цепей электродвигателей. По конструкции они подразделяются на кулачковые, барабанные, плоские и магнитные.
Резисторы и элементы сопротивлений – аппараты управления, которые предназначены для регулирования тока в электрической цепи за счет изменения ее сопротивления (омического, индуктивного или емкостного). Резисторы – омические или активные сопротивления. В зависимости
от назначения сопротивления подразделяются на пусковые, тормозные, регулировочные, добавочные, разрядные, нагрузочные, нагревательные, заземляющие и установочные.
Тяговая статическая характеристика - зависимость электромагнитной силы (усилия притяжения якоря) от величины зазора :
Pэм = f(d) При U = const для ЭММ с параллельной обмоткой
При I = const для ЭММ с последовательной обмоткой.
Напряжение (ток) срабатывания электромагнитного механизма - это минимальное значение
при котором происходит срабатывание электромагнита.
Напряжение (ток) возврата электромагнитного механизма - это максимальное значение, при
котором якорь возвратиться в исходное положение.
Коэффициент возврата электромагнитного механизма - это отношение МДС , при которой
происходит возврат якоря к МДС срабатывания.
Магнитная система — совокупность ферромагнитных деталей электромагнитного механизма,
предназначенная для локализации в ней основного магнитного поля.
Магнитная цепь электромагнитного устройства – совокупность деталей и сред, по которым
проходит магнитный поток.
Магнитопровод — магнитная система или ее часть в виде отдельной конструктивной единицы.
Сердечник — часть магнитопровода, на которой или вокруг которой расположена обмотка.
Магнитный стержень — сердечник, имеющий форму призмы или цилиндра.
Ярмо — часть магнитопровода, на которой или вокруг которой обмотка не расположена.
Полюс магнитопровода — часть магнитопровода, которая предназначена для выхода рабочего
магнитного потока в окружающую немагнитную среду или для его входа в магнитопровод нз немагнитной среды.
Немагнитный зазор — промежуток в магнитной цепи, не заполненный магнитным материалом.
Демпферная обмотка — обмотка, предназначенная для создания магнитного потока, противодействующего изменению магнитного потока, созданного другой обмоткой или постоянным магнитом.
Размагничивающая обмотка — обмотка, предназначенная для создания магнитного потока,
уменьшающего магнитный поток, созданный другой обмоткой или постоянным магнитом.
Электромагниты – электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для
преобразования магнитной энергии в механическую. Они используются как самостоятельный
аппарат (для управления различными устройствами и механизмами, для создания силы при торможении движущихся механизмов, для удержания деталей на шлифовальных станках, при подъеме грузов), так и как элемент привода других аппаратов (электромагнитных реле, пускателей и
контакторов).
Электромагнитные муфты – электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для переключения кинематических цепей в передачах вращательного движения металлорежущих станков, а также для пуска, реверса и торможения приводов станков. Подразделяются
на фрикционные, ферропорошковые и гистерезисные.
Электромагнитные тормозные устройства – электромагнитные аппараты дистанционного
управления, предназначенные для фиксации положения механизма при отключенном электродвигателе. Подразделяются на колодочные, дисковые и ленточные.
Электромагнитные реле - электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для осуществления скачкообразных изменений в управляемых цепях при заданном значении
электрических воздействующих величин.
Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение контролируемых величин, например тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д.;
Вспомогательные реле (промежуточные), управляемые другими реле и выполняющие функции
введения выдержки времени, размножения контактов, передачи команд от одних реле к другим,
воздействия на выключатели, сигналы и т.п.;
Сигнальные (указательные) реле, фиксирующие действие защиты и управляющие звуковыми
и световыми сигналами.
Воспринимающий орган реле – часть аппарата, которая непосредственно воспринимает изменения электрических величин, подведенных к реле, и производит соответствующие им изменения в других органах или частях реле.
Исполнительный орган реле - часть аппарата, которая, воздействуя на внешние цепи, производит отключение выключателей, подачу предупредительных сигналов или запуск других реле. Исполнительным органом являются контакты реле. Кроме того, некоторые реле имеют орган замедления или выдержки времени.
Реле тока – реле, воспринимающий орган которого реагирует на изменение тока.
Реле напряжения – реле, воспринимающий орган которого реагирует на изменение напряжения.
Максимальные реле – реле, срабатывающие, когда значение воздействующей величины превосходит заданную.
Минимальные реле – реле, срабатывающие, когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.
Электромагнитные контакторы – двухпозиционные электрические аппараты дистанционного
управления, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы.
Включение контактора — переход контактора из начального положения в конечное.
Отключение контактора — переход контактора в начальное положение.
Срабатывание контактора — действие контактора в соответствии с его назначением после получения команды на срабатывание.
Собственное время включения контактора — интервал времени с момента подачи команды на
включение контактора до момента соприкосновения заданного контакта.
Собственное время отключения контактора — интервал времени с момента подачи команды
на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающегося
последним.
Механическая износостойкость контактора — способность контактора выполнять в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов,
оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.
Коммутационная износостойкость контактора — способность контактора выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.
Нормальный режим контактора — режим работы контактора, при котором значения его параметров не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации.
Продолжительный режим контактора — режим работы контактора при неизменной нагрузке,
продолжающейся не менее, чем необходимо для достижения электротехническим устройством
установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды.
Кратковременный режим контактора — режим работы контактора, при котором работа с
неизменной нагрузкой, продолжающаяся менее, чем необходимо для достижения контактором
установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды, чередуется с
отключениями, во время которых оно охлаждается до температуры окружающей среды.
Перемежающийся режим — режим работы контактора, при котором работа с неизменной нагрузкой чередуется с работой в режиме холостого хода в случаях, когда продолжительность работы .не настолько длительна, чтобы при неизменной температуре охлаждающей среды температура контактора могла достигнуть установившегося значения.
Повторно-кратковременный режим контактора — режим работы контактора, при котором работа с неизменной нагрузкой, продолжающаяся менее, чем необходимо для достижения контактором установившейся температуры при неизменной температуре охлаждающей среды, чередуется с отключениями, во время которых оно не успевает охладиться до температуры охлаждающей среды.
Продолжительность включения (ПВ) - отношение времени пребывания контактора, работающего в повторно-кратковременном режиме во включенном состоянии, к длительности цикла
(обычно эта величина выражается в процентах)
Электромагнитные пускатели – электрические аппараты дистанционного управления, предназначенные для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при
напряжениях до 660 В переменного.
Аппарат защиты – электрический аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах работы.
Плавкий предохранитель - это коммутационный электрический аппарат, защищающий электроустановку от перегрузок и токов короткого замыкания посредством разрушения
специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.
Номинальный ток плавкой вставки - это ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. Длительное протекание данного тока не вызывает плавление вставки.
Номинальный ток предохранителя - это ток наибольшей плавкой вставки, предназначенной
для данной конструкции предохранителя. На этот ток рассчитана вся токоведущая система.
Предельный ток отключения (предельная отключающая способность, предельная коммутационная способность - ПКС) - это наибольший ток, который предохранитель может отключить без
каких-либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе после смены плавкой вставки.
Номинальное напряжение предохранителя - это наибольшее возможное напряжение, на котором может использоваться данный предохранитель. От напряжения зависит и ПКС.
Время - токовая характеристика - это зависимость времени перегорания плавкой вставки от
тока (защитная характеристика). Характеристика является обратнозависимой и приводится в паспорте для каждого номинального тока предохранителя. Обратно зависимый характер вытекает из
закона Джоуля-Ленца.
Максимальный ток неплавления - это наибольший ток, при котором плавкая вставка не перегорает в течение двух первых часов.
Минимальный ток плавления - то наименьший ток, при котором плавкая вставка должна расплавиться в течение 1-2 часов.
Эффект токоограничения предохранителя - это явление перегорания плавкой вставки раньше,
чем ток короткого замыкания достигнет своего установившегося значения.
Тепловое реле – электрический аппарат, применяемый для защиты электрических двигателей и
другого электрооборудования от длительных перегрузок
Биметаллический элемент – жесткое соединение двух металлических пластин, материалы которых имеют разные коэффициенты линейного расширения. При нагреве пластина изогнется в сторону материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения.
Автоматический выключатель – аппарат защиты, предназначенный для коммутации цепей при
аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 в сутки) включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.
Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя – предназначен для защиты
цепей от тока короткого замыкания, представляет собой электромагнит, который при определенном токе мгновенно притягивает якорь, в результате чего происходит отключение автоматического выключателя. Многие современные выключатели имеют полупроводниковый расцепитель,
который выполняет функции электромагнитного расцепителя.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя – тепловое реле, реагирующее на количество тепла выделяемое в его нагревательном элементе и защищающее цепи от перегрузки.
Комбинированный расцепитель – расцепитель, осуществляющий защиту от перегрузки и коротких замыканий, представляет собой комбинацию из двух расцепителей: теплового и электромагнитного.
Расцепитель минимального напряжения - электромагнит, срабатывающий при исчезновении
напряжения, или при снижении его до уставки срабатывания расцепителя.
Независимый расцепитель – электромагнит, срабатывающий и отключающий автоматический
выключатель при подаче импульса от ключа или кнопки управления.
Номинальный ток – ток, прохождение которого допустимо в течении неограниченно длительного времени.
Номинальное напряжение – напряжение при котором может применяться выключатель данного
типа.
Предельно отключаемый ток – ток короткого замыкания, который может быть отключен автоматическим выключателем без каких-либо повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.
Номинальный ток расцепителя – ток, прохождение которого в течении неограниченного времени не вызывает срабатывание расцепителя.
Ток уставки расцепителя – наименьший ток, при прохождении которого расцепитель срабатывает.
Уставка тока – настройка автоматического выключателя на заданный ток срабатывания.
Отсечка тока – уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание.
Нерегулируемый автоматический выключатель – автоматический выключатель, у которого
отсутствует возможность регулирования уставки расцепителя в процессе эксплуатации. Расцепитель автоматического выключателя отрегулирован заводом-изготовителем в расчете на определенный номинальный ток.
Регулируемый автоматический выключатель – аппарат, у которого имеется возможность,
воздействуя на механическую систему или специальное устройство, отрегулировать время срабатывания расцепителя.
Селективный автоматический выключатель – аппарат, срабатывающий с выдержкой времени
и позволяющий осуществлять селективную защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разной выдержкой времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.
Датчики – электрические аппараты, осуществляющие восприятие контролируемой (входной) величины и преобразование ее к виду, удобному для передачи по линиям связи и дальнейшего
преобразования и измерения.
Параметрические датчики – датчики, в которых контролируемая физическая величина преобразуется в изменение таких параметров, как активное сопротивление, индуктивность или емкость. Параметрические датчики относятся к пассивным элементам и требуют источника питания для выявления изменения входной величины.
Генераторные датчики - датчики, в которых изменение контролируемой величины преобразуется в изменение ЭДС на выходе. В этих датчиках не требуется отдельного источника питания для
изменения выходной величины.