Аппараты защиты электропривода

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить назначение, область применения аппаратов защиты. Изучить принцип действия аппаратов защиты.

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

Данная работа выполняется без включения лабораторных стендов. Аппараты изучается о помощью настоящих методических указаний, макетов, стендов, плакатов.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Номер работы, название работы.

2. Цель работы.

3. Рисунки аппаратов, краткие описания, поясняющие принцип их действия, область применения.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите основные аппараты защиты электропривода.

2. Как осуществляется выбор плавкой вставки предохранителей?

3. Какие типы предохранителей применяются для защиты электрических цепей?

4. Для чего предназначены автоматические выключатели?

5. Объясните принцип действия автоматического выключателя.

6. Какие защиты осуществляет автоматический выключатель?

7. Что такое нулевая защита и как она осуществляется?

8. Что такое тепловая защита и как она осуществляется?

9. Объясните принцип действия электротеплового реле.

5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для обеспечения надёжной работы электропривода и технологического оборудования в схемах управления предусматривается специальные защитные аппараты.

При работе электропривода может произойти замыкание электрических цепей между собой или на землю (корпус). Для защиты электрооборудования и питающей сети от появляющихся в этих случаях недопустимо больших токов предусматриваются различные защиты, которые реализуются различными средствами.

Плавкие предохранители

Основными элементами являются плавкая вставка и дугогасительное устройство.

Выбор плавкой вставки предохранителей производится по току, который рассчитывается таким образом, чтобы при пуске двигателей она не перегорала от пускового тока двигателя. Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при времени пуска до 5 с

I_пв ³ I_пуск / 2,5,

а при времени пуска большем 5 с,

I_пв = I_пуск / (1,6-2).

Для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей. постоянного тока ток плавкой вставки рассчитывается по отношению к номинальному току, так как эти двигатели пускаются с помощью пусковых реостатов, ограничивающих пусковые токи

I_пв= (1-1,25) I_ном

Для защиты цепей управления ток плавкой вставки выбирается из условия

I_пв= 2,5 I_å

где I_å - суммарный ток катушек максимального количества одновременно включенных аппаратов в схеме управления.

Для защиты электрических цепей электрооборудования при напряжении до 1000 В применяют следующие типы предохранителей: ПР2 - трубчатые без наполнителя; ПН2 - трубчатые с закрытым разборным патроном и наполнителем; НПН - с закрытым неразборным патроном и заполнением кварцевым песком; ПНБ-5 - быстродействующие; ППЗ1 - с высокой разрывной способностью; ПРС -- резьбовые. Плавкие вставки этих предохранителей калибруются на токи от 6 до 1000 А.

Автоматические выключатели (автоматы) - комплексные многоцелевые аппараты, обеспечивающие как ручное включение и отключение двигателей, так и их защиту от сверхтоков и перегрузок. Автомат имеет контактную систему, замыкание и размыкание которой осуществляется вручную с помощью кнопок или рукоятки; максимальное токовое реле; тепловое токовое реле (рис.1). Когда рукоятка 8, укрепленная на рычаге 5, повернута вокруг оси А в положение "Включено", растянутая пружина 6 удерживает рычаги 4 и 10 в положении, указанном на  рис.1.При этом рычаг 4 через шарнир С давит на планку 3, скрепленную с замыкающей пластиной 1 и удерживает ее во включенном положении. Ток нагрузки при этом протекает через контакты 2 автомата, замкнутые пластиной Т, нагреватель теплового реле 14, катушку 13 реле максимального тока.

Если рукоятку 8 повернуть в положение "Отключено", то под действием растянутой пружины 6 шарнир В переместится вниз, а рычаги 4 и 10 повернутся вокруг шарниров С и Е. Рабочие контакты 2 размыкаются. При этом размыкание и замыкание контактов происходит почти мгновенно за счет действия растянутой пружины   6 и не зависит от скорости поворота рукоятки 8.

Отключение автомата происходит и при перегрузке цепи, когда ток в ней больше номинального. Ток, протекающий через нагреватель 14, вызывает нагрев биметаллической пластины 15, которая поворачивается вправо. При этом валик 12поворачивается и защелка 11, прижатая пружиной к выступу валика, освобождает скобу 7, поворачивающуюся вокруг оси 9. Скоба и шарнир Е  смещаются вправо. Под действием пружины 6 шарнир В смещается вверх и контакты размыкаются (замыкающая пластина уходит вправо).

При коротком замыкании, когда ток цепи многократно превышает номинальный, автомат также отключается. Ток, протекающий через катушку 13 максимального реле, втягивает сердечник 16, который давит на валик 12, поворачивает его и в итоге контакты цепи 2, из-за ухода замыкающей пластины 1, вправо, размыкаются.

Применяемые автоматы различаются между собой количеством контактов (полюсов), уровнями номинального тока и напряжения, набором и исполнением реализуемых защит, отключающей способностью, временем отключения. Диапазон их номинальных токов составляет 10 - 1000 А, время отключения различных автоматов находится в пределах от 0,02 до 0,7 с.

Электротепловое реле

 

Электротепловое реле основано на использовании биметаллической пластины, состоящей из двух соединенных сваркой пластин с разными температурными коэффициентами расширения. Если нагревать такую пластину, то она изогнется в сторону материала с меньшим коэффициентом расширения.

Кинематическая схема теплового реле показана на рисунке 2. Ток защищаемого электродвигателя проходит через нагревательный элемент 1, около которого расположена биметаллическая пластина, сваренная из полос 2 и 3. До тех пор пока ток не превышает допустимого значения, механизм реле остается в положении, при котором контакты 6 замкнуты пластиной 8. При протекании через нагревательный элемент тока, превышающего допустимый, происходит нагревание биме­таллической пластины. При этом полоса 3 расширяется больше полосы 2, поэтому под действием нагрева биметаллическая пластина будет изгибаться вправо. Рычаг 4, находящийся под ^:действием пружины 5, соскочит с отходящего вправо конца биметаллической пластины и повернется против часовой стрелки. Контакты 6  разомкнутся и отключат двигатель от сети.

После остывания биметаллической пластины рычаг 4 может быть возвращен в прежнее положение путем нажатия кнопки возврата 7. Реле, после этого вновь готово к действию.

 

Нагревательные элементы тепловых реле включаются в две фазы трехфазных двигателей. Для защиты двигателей постоянного тока нагревательные элементы реле включаются в один или два полюса цепи их питания. Размыкающие контакты 6 включаются в цепи управления контакторов магнитных пускателей.

Нулевая защита

При значительном снижении напряжения сети или его исчезновении эта защита обеспечивает отключение двигателей и предотвращает самопроизвольное их включение (самопуск) после восстановления напряжения.

В тех, случаях, когда двигатели управляются магнитными пускателями, нулевая защита осуществляется самими этими аппаратами без применения дополнительных средств. Так как, если исчезло или сильно понизилось напряжение сети, то катушка линейного контактора КМ потеряет питание и он отключает двигатель от сети. При восстановлении напряжения включение двигателя может быть произведено только после нажатия на кнопку "Пуск"-.

При управлении от командоконтроллера или ключа с фиксированным положением рукояток нулевая защита осуществляется с помощью дополнительного реле напряжения.

ТЕСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 Электромагнитные устройства, электрические машины, основы электропривода и электроснабжения

Трансформаторы

1. Двухобмоточный трансформатор указан на рисунке стрелкой

  2.Трехфазный трансформатор «звезда-звезда» указан на рисунке стрелкой

3. Трехфазный трансформатор «звезда-треугольник» указан на рисунке стрелкой

 

4. Автотрансформатор указан на рисунке стрелкой …

R 5

5. Дроссель указан на рисунке стрелкой …

 

 

6.Опыту холостого хода соответствует схема…

 

7. Опыту короткого замыкания соответствует схема…

8. Опыту номинального напряжения нагрузки соответствует схема…

 

9. Опыту номинального тока нагрузки соответствует схема…

10. Магнитопровод трансформатора выполняется из электротехнической стали с целью

1) увеличения тока холостого хода

2) увеличения коэффициента магнитной связи между обмотками

3) удобства сборки трансформатора

4) увеличения индуктивного сопротивления обмоток, обусловленных потоками рассеяния

 

11. Магнитопровод трансформатора собирается из отдельных тонких изолированных друг от друга листов с целью

1) уменьшения потерь на гистерезис

2) удобства сборки трансформатора

3) уменьшения потерь в меди

4) уменьшения потерь на вихревые токи

 

12. Показание амперметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

2) не изменится

3) уменьшится

13. Показания ваттметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

 

14. Показание амперметра, при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

15. Показание вольтметра при уменьшении числа витков первичной обмотки трансформатора путем перевода переключателя П из положения а в положение б

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

16. Потери в стали сердечника при уменьшении толщины листов магнитопровода трансформатора и неизменной активной части его сечения

1) уменьшатся

2) не изменятся

3) увеличатся

 

17. Потери в стали сердечника трансформатора определяют в режиме

1) холостого хода

2) короткого замыкания

3) работы под нагрузкой

 

18. Потери в меди трансформатора определяют в режиме

1) холостого хода

2) короткого замыкания

3) работы под нагрузкой

 

19. Коэффициент трансформации – К двухобмоточного трансформатора с числом витков первичной – W₁ и вторичной – W₂ обмоток

1)    2)   3) 4)

 

20. Коэффициент полезного действия  трансформатора, у которого мощность выделяемая на нагрузке , потери в стальном сердечнике , потери в обмотках трансформатора

1)   2)

3)    4)

21. При увеличении тока нагрузки трансформатора в полтора раза магнитный поток...

1) Увеличится в полтора раза

2) Увеличится в три раза

3) Уменьшится в полтора раза

4) Не изменится

 

22. Отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора равно...

1) Отношению числа витков обмоток

2)Приближенно отношению чисел витков обмоток

3) Отношению мощностей на входе и выходе трансформатора

4) Отношению частот тока на входе и выходе трансформатора

23. Уменьшение вторичного напряжения трансформатора при увеличении его нагрузки происходит...

1) Из-за увеличения мощности нагрузки

2) Из-за увеличения падения напряжения на первичной обмотке

3) Из-за увеличения падения напряжения на вторичной обмотки

4) Из-за увеличения коэффициента мощности

 

24. Для чего сердечник трансформатора набирают из отдельных пластин?

1) для уменьшения воздушного зазора

2) для снижения затрат на изготовление

3) для снижения потерь на вихревые токи

4) для лучшего охлаждения

25. Известны ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора: Е1= 10 В, Е2 = 130 В; число витков первичной обмотки W1 = 20.

Определить число витков вторичной обмотки

1) 2 2) 130   3) 260   4) 200

 

26. Зависимость потерь мощности в обмотках трансформатора от коэффициента нагрузки указаны стрелкой …

27. Зависимость потерь мощности в сердечнике трансформатора от коэффициента нагрузки …

 

28. Зависимость коэффициента полезного действия от коэффициента нагрузки указана на рисунке стрелкой

 

29. Внешняя характеристика трансформатора при активном характере нагрузки указана цифрой …

30. Внешняя характеристика трансформатора при индуктивном характере нагрузки указана цифрой …

31. Внешняя характеристика трансформатора при ёмкостной нагрузке указана цифрой …

 

32. Схема замещения работы трансформатора в режиме короткого замыкания изображена на рисунке …

 

33. Эквивалентная Т - образная схема замещения трансформатора представлена на рисунке …

 

 

34.Эквивалентная Г – образная схема замещения трансформатора представлена на рисунке …