Указания к выполнению работы

5.1. Установите регуляторы тока тепловых реле в положения, со­ответствующие номинальному току нагревательных элементов I н.э. и запишите этот ток.

5.2. Для заданных значений кратности тока перегрузки (табл.9.2) вычислите и запишите токи перегрузки I.

Таблица 9.2.
Кратность тока перегрузки I / Iн.э.	1,5	1,7	2,0	2,4
Ток перегрузки I, А
Номер реле и нагревател. элемента
Время срабаты­вания, с

 

5.3. Опыты следует проводить на непрогретых нагревательных элементах в таком порядке:

- включить сеть, с помощью автотрансформатора по возможности быстро установить по амперметру заданный ток перегрузки и засечь время, в процессе опыта поддерживать постоянную величину тока;

- при отключении теплового реле записать время срабатывания в таблицу 9.2;

- отключить сеть и подсоединить к схеме следующий нагреватель­ный элемент, провести опыт при другом токе перегрузки. После срабатывания реле нажмите кнопку "Возврат".

5.4. Пользуясь защитной характеристикой (рис.9.1), сделайте выводы о правильности настройки тепловых реле. Если время срабатыва­ния какого-то элемента не соответствует норме, его можно отрегулиро­вать винтом 3 (рис. 9.2). При этом изменяется расстояние между биме­таллической пластиной 2 и нагревательным элементом I.

Рис. 9.3. Принципиальная схема для определения времени сраба­тывания теплового реле

Рис. 9.4. Устройство монтажной панели и монтажная схема для определения времени срабатывания теплового реле

 

Контрольные вопросы

1. Какие регулировки имеет тепловое реле?

2. Как выбрать и настроить тепловое реле? Для заданного электро­двигателя выберите тепловое реле.

3. Каковы преимущества и недостатки тепловых реле?

 

Лабораторная работа 10. ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГА-ТЕЛЯ ОТ ПЕРЕ­ГРЕВА ИЗОЛЯЦИИ И ОБРЫВА ФАЗЫ

1. Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия, правила выбора и настройки аппаратов защиты электродви­гателя от перегрева изоляции и обрыва фазы.

Задание

2.1. к самостоятельной работе:

- изучить устройство и принцип действия аппаратов защиты УВТЗ-5 и ФУЗ-М[13,14];

- ознакомиться со схемами включения аппаратов (рис. 10.1, 10.2);

- вычертить принципиальную схему (рис. 10.4) и таблицу 10.2;

2.2. к работе в лаборатории:

- ознакомиться с конструкцией и записать паспортные данные ап­паратов УВТЗ-5 и ФУЗ-МЗ;

- собрать монтажную схему и провести испытание;

- сделать письменные выводы о достоинствах и недостатках изу­ченных аппаратов.

 

Общие сведения

Все основные аварийные режимы электродвигателей (обрыв фазы, незапуск, перегрузка, заторможение во время работы, нарушение усло­вий охлаждения) вызывают перегрев статорной обмотки и могут при­вести к ее сгоранию.

Изученные в предыдущих работах аппараты защиты (автоматические выключатели с тепловыми расцепителями, тепловые реле) контролируют ток и в результате большой тепловой инерции, значительного разброса параметров не обеспечивают своевременное отключение двигателя. Если же его перегрев вызван не увеличением то­ка, а ухудшением охлаждения (загрязнен корпус, отсутствует вентиля­тор, температура окружающей среды выше допустимой +40⁰С), вообще не могут отключить двигатель.

В сельском хозяйстве 40...50% электродвигателей сгорает из-за об­рыва одной из фаз сети.

Встроенная температура защита (УВТЗ) отключает электродвига­тель, если температура изоляции обмотки превышает допустимую величину. В качестве датчиков используются полупроводниковые сопро­тивления (позисторы), которые устанавливаются в каждую фазу стато­ра. Позисторы выпускаются на допустимые температуры наиболее распространенных классов изоляции двигателей: А-105°С, В-130°С, F-155°C. Превышение температуры вызывает резкое увеличение сопро­тивления позистора и с помощью электронного блока управления вы­зывает отключение магнитного пускателя в цепи двигателя.

Промышленность выпускает устройства встроенной температур­ной защиты типа УВТЗ-1М, АЗП, УВТЗ-5. Однако, в результате темпе­ратурной инерции датчиков устройства УВТЗ-1М не всегда успевают отключить двигатель, если он не запустится из за обрыва фазы, закли­нивания или понижения напряжения в сети.

Устройство УВТЗ-5 (рис.10.1) состоит из усовершенствованной схемы температурной защиты, собранной на транзисторах VT1...VT5, и схемы контроля фаз, состоящей из трех одинаковых резисторов R1, R2 и R3.

Резисторы соединены звездой. Их нулевая точка N' через первич­ную обмотку трансформатора TV связана с нулевым проводом сети N, а начала - сфазами А, В, С.

В нормальныхусловиях напряжение между N` и N равно нулю.

Ток от выпрямителя VD1...VD4 поступает на схему через катушку KV герконового реле. При этом транзисторы VT1, VT2 и VT5 и тиристор VS закрыты, а транзисторы VT3 и VT4 открыты. Герконовое реле включено и через его замкнутые контакты 9-10 запитана катушка маг­нитного пускателя управления электродвигателем.

При обрыве фазына первичной обмотке трансформатора TV по­является напряжение. Транзистор VT5 открывается, а VT4 закрывается, тиристор VS открывается и шунтирует катушку KV. Это приводит к размыканию контактов 9-10 и отключению электродвигателя.

При аварийном увеличении температуры обмоток по сигналу позисторов Rt, соединенных с клеммами 6 и 7, открывается транзистор VT2 и закрывается VT4. Тиристор VS открывается и шунтирует катуш­ку реле KV, что также приводит к отключению электродвигателя. Тип позисторов выбирают по классу изоляции двигателя.

Фазочувствительное устройство защиты ФУЗ-М (рис. 10.2) служит для отключения двигателя при обрыве фазы и перегрузке. Состоит из двух фазовращающих трансформаторов тока ТА1 и ТА2, электронной схемы и электромагнитного реле KV.

Рис. 10.1 Принципиальная схема устройства защиты УВТЗ – 5

 

 

Угол сдвига между токами в цепи трехфазного электродвигателя в нормальных условиях равен 120 градусам (рис. 10.3, а), а при обрывеодной фазы цепь превращается в однофазную и токи в проводах равны и противоположно направлены (рис. 10.3,6). Угол сдвига между ними увеличиться до 180 градусов.

Каждый из трансформаторов имеет две первичные обмотки, вклю­ченные встречно в разные фазы сети. В зависимости от величины и на­правления токов в обмотках изменяются магнитные потоки в их сер­дечниках. Соответственно изменяются величина и фаза напряжений U1 и U2 во вторичных обмотках.

 

Рис. 10.2 Принципиальная схема устройства защиты ФУЗ – М.

 

Катушка реле КV подключена к выводам 1 и 2 вторичных обмо­ток. В нормальном режиме, когда все фазы сети исправны и двигатель не перегружен, ток в катушке реле ниже тока срабатывания. При обры­ве фазы или перегрузке он возрастает. Тогда реле срабатывает и сво­ими размыкающими р-р контактами отключает цепь управления маг­нитного пускателя.

Устройства ФУЗ-М выпускаются пяти типоразмеров (таблица 10.1).

а) б)

Рис. 10.3. Векторные диаграммы токов в нормальных условиях (а) и при обрыве фазы С (б).

 

Таблица 10.1.

Тип уст­ройства	Диапазон рабо­чего тока, А	Номинальный ток двигателя при делении шкалы резистора R 13, А
		-0,35		+ 0,35
ФУЗ-М 1	1...2	0,98	1,5	2,03
ФУЗ-М2	2...4	1,95		4,05
ФУЗ-МЗ	4...8	3,9		8,1
ФУЗ-М4	8...16	7,8		16,2
ФУЗ-М5	16...32	15,6		32,4

 

Типоразмер ФУЗ-М выбирают по номинальному току двигателя так, чтобы он находился в пределах диапазона рабочего тока. Точная установка тока производится с помощью переменного резистора R13 (рис.10.2), находящегося под крышкой устройства. При установке на деление –0,35 получаем минимальный ток диапазона, в положении I - средний, в положении +0,35 - максимальный ток.

Устройство ФУЗ-М мгновенно срабатывает при обрыве фазы, за 30...50 с - при перегрузке по току на 50% и за 8...12 с - при затормо­женном роторе электродвигателя.