Лабораторная работа 7. Изучение аппаратуры

НЕАВ­ТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

1. Цель работы: изучить назначение, правила выбора и осо­бенности эксплуатации аппаратов неавтоматического управления и защиты электрических цепей от токов перегрузки и короткого замыка­ния.

Задание

2.1. к самостоятельной работе:

- изучить назначение, паспортные данные и описать правила вы­бора рубильников, пакетных выключателей и переключателей, автома­тических выключателей, плавких предохранителей [1,13,14];

- вычертить условные обозначения аппаратов управления и защи­ты (табл. 7.1.);

2.2. к работе в лаборатории:

- используя образцы аппаратов, записать и расшифровать их пас­портные данные (табл. 7.2), обратить внимание на обозначение выво­дов и их включение в электрическую цепь;

- для заданного потребителя выбрать тип аппарата управления и защиты.

 

Общие сведения.

Электрические аппараты управления и защиты служат для ручного или автоматического включения и отключения электрических цепей и их автоматического отключения при возникновении аварийного режи­ма.

В данной лабораторной работе рассматриваются контактные ап­параты управления, у которых замыкание или размыкание контактов производится вручную: рубильники, пакетные выключатели и пере­ключатели, пакетно-кулачковые переключатели, автоматические вы­ключатели.

Из аппаратов защиты рассмотрим автоматические выключатели и плавкие предохранители.

Основными техническими характеристиками аппаратов управле­ния и защиты являются:

- номинальное напряжение U_h, которое не должно быть ниже на­пряжения сети;

- номинальный ток Iн, на который рассчитаны контакты аппарата управления, должен быть не менее тока нагрузки;

- допускаемая частота включения (у аппаратов неавтоматического управления обычно не превышает пяти включений в час, так как скорость замыкания и размыкания контактов невелика и образующееся искрение, электрическая дуга быстро выводят их из строя;

- климатическое исполнение, категория размещения и степень за­щиты от попадания внутрь оболочки посторонних твердых тел и воды, соприкосновения с токоведущими частями - определяются теми же, что и для электродвигателей, ГОСТами. Промышленность выпускает аппа­раты для работы в различных условиях: открытого, защищенного, за­крытого, герметического, взрывобезопасного исполнения. Например, автоматический выключатель АЕ 2033-32 УЗ IPOO предназначен для работы в условиях умеренного климата (У) в помещении без конди­ционирования воздуха (категория размещения 3), открытого исполне­ния (IPOO).

Изучая аппараты неавтоматического управления и защиты, обра­тите внимание на некоторые особенности их конструкции, правила вы­бора и эксплуатации.

Рубильник - предназначен для нечастых включений электриче­ских цепей без нагрузки и электроприемников небольшой мощности. Обычно устанавливается на вводе электрической сети в помещение или как главный выключатель в щите управления.

Для подключения отдельных электродвигателей удобны рубильни­ки, смонтированные в кожухе совместно с плавкими предохранителями, так называемые силовые ящики типа ЯВЗ (ящик, выключатель закры­тый).

Рубильник имеет шифр обозначений, состоящий из букв и цифр, которые расшифровываются следующим образом: Р - рубильник с центральной рукояткой, РБ - с боковой рукояткой; первая цифра после букв указывает число полюсов, вторая условно определяет номиналь­ный ток рубильника (1-100А, 2-250А, 4-400А, 6-600А). Например, ру­бильник с боковой рукояткой, трехполюсный, с номинальным током 250А обозначают РБ-32.

В производственных сельскохозяйственных установках обычно применяют рубильники без дугогасительных камер. Допустимый ток отключения составляет у них 0,3Iн.дв. Для управления электродвигате­лем рубильник выбирают на ток, равный 3Iн.дв.

Сеть подключается к неподвижным верхним контактам рубильни­ка, а нагрузка - к нижним. В аппаратах управления сетевые контакты обозначаются Л1, Л2, ЛЗ, контакты подключения нагрузки - С1,С2, СЗ.

Пакетные выключатели и переключатели, как и рубильники, предназначены для нечастых включений и переключений электрических цепей. Выпускаются одно-, двух- и трехполюсными за­щищенного, закрытого и герметического исполнения.

Конструктивно аппарат представляет собой набор собранных в пакет секций с контактами (см. стенд). Обратите внимание на то, что при повороте рукоятки взводится пружинный механизм, который затем быстро переключает контакты, уменьшая их подгорание. Фибровые шайбы, охватывающие контакты, при возникновении электрической дуги образуют газы, способствующие ее гашению.

На крышке аппарата указаны его паспортные данные и положения контактов: 0-«выключено»; I, II, III-«включено». У пакетного переключа­теля сетевые контакты обозначаются: в первом включенном положении I-1Л1, 1Л2, 1ЛЗ, во втором включенном положении II-2Л1, 2Л2, 2ЛЗ и т.д. Нагрузка подсоединяется к контактам С1,С2,СЗ. На рис. 7.1 пока­зана схема реверсирования трехфазного асинхронного электродвигате­ля М с помощью пакетного переключателя SA.

 

Рис. 7.1. Принципиальная электрическая схема реверсирования трехфазного асинхронного электродвигателя с помощью пакетного пе­реключателя

Используя этот же переключатель, самостоятельно составьте схему для переключения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник.

Пакетно-кулачковые переключатели предназначены для коммутации слаботочных цепей управления. Выводы их контактов нумеруются цифрами 1,2,3 и т.д. Положения рукоятки фиксируются че­рез 45, 60 или 90 градусов. Пример обозначения переключателя на принципиальных электрических схемах показан на рис. 7.2. Штрихо­вые линии 0, I, II, III обозначают положения рукоятки, а точки на линиях показывают, какие из контактов замкнуты в данном положении. Так, в положении I замкнуты контакты 1-2, в положении III - контакты 1-2 и 7-8.

 

.

Рис. 7.2. Изображение переключателя на принципиальной элек­трической схеме

Автоматические выключатели (автоматы) пред­назначены для нечастых включений и отключений силовых цепей вруч­ную и автоматического отключения цепи при возникновении тока пере­грузки либо короткого замыкания.

Наиболее распространены автоматические выключатели серии АЕ-2000, ВА12, АП-50, АК в одно-, двух- и трехполюсном исполнении (см. стенд). Ручной привод контактов - рычажный или кнопочный. Для защиты от токов короткого замыкания в каждой фазе имеется быстро­действующий электромагнитный расцепитель. Защиту от небольших продолжительных перегрузок выполняют тепловые расцепители на основе биметаллических пластин, также установленные в каждой фазе.

Автоматический выключатель может иметь какой-то один вид за­щиты, либо оба одновременно (комбинированный расцепитель). Важ­ным достоинством двух- и трехполюсных автоматов является одновре­менное отключение всех фаз при возникновении перегрузки или корот­кого замыкания в любой из них. Это исключает опасную для электро­двигателей работу на двух фазах сети.

Автоматический выключатель выбирают по номинальному току нагрузки. Некоторые автоматы имеют устройство для регулировки то­ка в пределах (0.9... 1.15) Iн.

Расцепители автомата настраиваются следующим образом: тепло­вой срабатывает при токе более 1,2 Iн (где Iн - номинальный ток авто­матического выключателя, указанный в его паспорте), электромагнит­ный - при токе (10...12)Iн, чтобы пусковой ток электродвигателя не вы­зывал его отключения. В паспорте автомата ток срабатывания элек­тромагнитного расцепителя указывается словом "отсечка" и крат­ностью относительно Iн, например: "отсечка" 12 Iн.

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины перегрузки и теплового состояния расцепителя к моменту перегрузки: холодный или прогрет током нагрузки. Прогретый расцепитель сраба­тывает значительно быстрее.

Плавкие предохранители используют для защиты элек­трооборудования от токов короткого замыкания.

Предохранитель состоит из корпуса и плавкой вставки. Если кор­пус разборный и позволяет устанавливать вставки с различным номи­нальным током Iв, то на корпусе указывается наибольший ток вставки, а на самой вставке - ее номинальный ток. Например, в корпус предо­хранителя на номинальный ток 100А можно установить вставки на 60,80 и 100А.

Вставку калибруют так, чтобы она перегорала при повышении то­ка сверх Iв более чем на З0...60%. Время срабатывания предохранителя зависит от величины перегрузки и имеет значительный разброс даже при одном и том же токе. При десятикратной перегрузке вставка рас­плавляется мгновенно, т.е. хорошо защищает цепь при коротком замы­кании.

Выбирают предохранители с учетом типа потребителя:

- для защиты асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором – с учетом пускового тока и продолжительности пуска. Если время пуска не более 10с, Iв=(2...2.5)Iн; если время пуска более 10 с, Iв = 4 Iн, где Iн - номинальный ток электродвигателя. Естественно, при перегрузке электродвигателя в 2...2.5 раза перегревается и сгорает его обмотка, а предохранитель не срабатывает;

- для защиты электродвигателей, у которых пусковой ток снижает­ся каким-либо способом (реостатом, переключением со звезды на тре­угольник и т. п.) а также для осветительных и нагревательных приборов принимают Iв ³ (0,8...1,0)Iн, где Iн - номинальный ток потребителя.

По справочникам выбирают вставку с током, равным или несколько большим расчетного.

Условные обозначения рассмотренных аппаратов управления и защиты на электрических схемах (ГОСТ 2.775-74) приведены в табли­це 7.1

 

Таблица 7.1