Ремонт пусковой и защитной аппаратуры

МОДУЛЬ 3

План

 

1. Ремонт рубильников и переключателей. Ремонт пакетных выключателей. Ремонт пусковых ящиков.

2. Ремонт контакторов магнитных пускателей. Ремонт катушек контакторов и пускателей.

3. Ремонт пусковых и регулировочных реостатов.

4. Сроки и объемы ремонта распределительных устройств.

 

Ремонт магнитных пускателей

 

Магнитный пускатель состоит из контактора и тепловых ре­ле. Он выполняет функции управления и защиты, например пуск, остановку и реверс электродвигателя с отключением его при пе- регрузках и исчезновении напряжения (нулевая защита).

В магнитных пускателях используют преимущественно кон­такторы ПА и ПС. Контактор ПА (рис. 4.5) магнитного пускателя представляет собой одноблочную конструкцию с токопроводящи­ми деталями, изолированными от корпуса аппарата. Он состоит из магнитной системы (катушка 3, якорь 4, сердечник 20), контакт­ной системы (вспомогательные контакты 6, неподвижные контак­ты 16, мостик 15 с подвижными контактами), механизма с возв­ратной пружиной 12, рычагом 10 и траверсой 11.

 

Рис. 4.5. Контактор ПА-400:а - общий вид: б - боковой разрез; 1 - основание; 2 - упор якоря; 3 - катушка; 4 - якорь; 5 - дугогасительная камера; 6 - вспомогательные контакты; 7 - вал (ось) рычага; 8 - втул­ка; 9 - стойка; 10 - рычаг; 11 - траверса; 12, 14 - возвратная и контактная пружины; 13- вкладыш; 15- мостик контактов; 16 - неподвижный контакт; 17- скоба; 18,19- пру­жина и защелка сердечника; 20 - сердечник

 

В настоящее время применяются также магнитные пускатели серий ПМА (преимущественно для дистанционного управления и ващиты трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт) и ПМЛ, до­пускающие до 1200 включений в час, со встроенными тепловыми ре­ле (соответственно РТТ и РТЛ).

Тепловые реле РТТ, РТЛ, ТРП, ТРН, применяемые в магнитных пускателях, служат для защиты электрических цепей от токов пе­регрузки. Тепловое реле, например ТРН (рис. 4.6), работает следую­щим образом. Рабочий ток прохо­дит через нагреватель 2 (сменные пластины из сплава с высоким удельным сопротивлением). Рядом расположена биметаллическая пластинка 1, нижний конец кото­рой закреплен, а верхний свобод­ный. Подвижные контакты 7 теп­лового реле закреплены на пласт­массовой стойке 6, которая упира­ется в пружину. Эта пружина ста­рается разомкнуть контакты, но с помощью рычага 4, который упи­рается в выступ на корпусе реле, контакты удерживаются в замкнутом состоянии. В случае, когда ток, проходящий по нагревателю, небольшой (выделяется неболь­шое количество теплоты, биметаллическая пластинка почти не сгибается, подвижные части реле занимают положение, показан­ное на рисунке), контакты реле замкнуты. Если же ток, протекаю­щий через нагреватель, превышает номинальную величину (ре­жим перегрузки), количество выделяемой в нагревателе теплоты увеличивается, биметаллическая пластинка сгибается (в направ­лении стрелки) и поворачивает фигурную скобку 5, которая действует на рычаг 4 контактной стойки. В результате контакты реле под действием пружины размыкаются. После охлаждения биметаллической пластинки подвижные части не могут самостоя­тельно занять первоначальное положение, поэтому необходимо на­жать на верхнюю часть 3 контактной стойки.

 

 

Рис. 4.6 Тепловое реле

 

При ремонте контактов и дугогасительного устройства магнит­ного пускателя выполняют в основном те же операции, что и при ре­монте контакторов. В тепловых реле чаще всего повреждаются (пе­регорают) нагревательные элементы, которые заменяются новыми.

Контакты магнитных пускателей покрываются металлокера­мическими наплавками, повышающими продолжительность их работы. При износе наплавок контакты следует заменить равно­ценными (заводского изготовления).

Проверку и испытание магнитного пускателя выполняют по программе и нормам завода-изготовителя. Результаты испытаний не должны отличаться от паспортных данных более чем на 10%.

 

Ремонт предохранителей

 

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания или недопустимых токов нагрузки и характеризуются номинальными токами плавкой вставки и предохранителя. Номинальным током плавкой вставки называют ток, при котором она должна работать в тече­ние продолжительного времени, а номинальным током предох­ранителя - наибольший из номинальных токов плавких вставок, используемых в данном предохранителе.

В случае прохождения через плавкую вставку предохранителя тока, превышающего ее номинальный ток, вставка перегорает и разрывает электрическую цепь, отключая защищаемый участок от остальной части электроустановки. В электроустановках нап­ряжением до 1000 В широко применяются предохранители ПР (рис. 4.7) и ПН (рис. 4.8).

 

 

Рис. 4.7. Разборные предохранители ПР на номинальные токи 15 - 1000 А с ненаполняемыми патронами:а - общий вид; б - патроны предохранителей на токи 15 - 60 А и 100 - 1000 А; в - конструкции плавких вставок; 1 - контактная стойка; 2 - рукоятка зажима; 3 - разборный патрон; 4 ~ фибровая трубка; 5 - плавкая вставка; 6,7- латунные втулка и колпачок; 8 - фиксирующая шайба; 9 - контактный нож

 

 

Рис. 4.8. Разборный предохранитель ПН с патроном, на­полняемым кварцевым песком:1 - фарфоровый патрон; 2 - плавкая вставка; 3 - шайба; 4 - кон­тактный нож; 5 - выступы для снятия патрона из контактов и ус­тановки его в контактах; 6 - крышка аагроаа

 

Предохранитель ПР состоит из контактных стоек и закрытого разборного патрона, внутри которого располагается плавкая встав­ка. Чтобы избежать выпадения предохранителя при электродинами­ческих усилиях, возникающих в защищаемой электрической цепи при коротком замыкании, в контактах обеспечиваются необходи­мые нажимы за счет пружинящих свойств материала скобы контакт­ных стоек (в предохранителях 15-60 А), стальной кольцевой или пластинчатой пружины (в предохранителях на 100-350 А) и специ­ального зажима с рукояткой, установленного на контактной стойке.

Патрон предохранителя ПР представляет собой фибровую труб­ку с толщиной стенок 3-6 мм, на концах которой накручены ла­тунные втулки с прорезями для плавкой вставки. На втулку наде­ты латунные колпачки, которые служат контактами в предохра­нителях на номинальные токи до 60 А. В предохранителях на 100-1000 А контактами являются медные ножи.

Плавкие вставки представляют собой пластины, имеющие один или несколько участков сужения. При перегрузках плавкая встав­ка перегорает на одном участке сужения, а при коротком замыка­нии - на нескольких одновременно.

Плавкие вставки изготавливают из листового цинка марки ЦО или ЦН штамповкой. При плавлении вставки пары цинка ускоряют процесс рекомбинации ионов, благодаря чему улучшаются ус­ловия деионизации дугового пространства. А это содействует быстрому гашению электрической дуги в патроне. Отсутствие в патроне заполнителя ухудшает условия гашения дуги. Более со­вершенными по конструкции и характеристикам являются пре­дохранители ПН, которые состоят из фарфорового патрона (квад- ратного снаружи и круглого внутри) и плавкой вставки, приварен­ной к шайбам контактных ножей. Эти ножи, выступающие из пат­рона, фиксируются прорезями в крышках, прикрепленных к тор­цам патрона винтами. Патрон заполняется сухим кварцевым пес­ком. Для предохранения песка от увлажнения патрон герметизи­руется прокладкой (между крышкой и патроном) из листового ас­беста толщиной 0,8-1 мм.

Плавкая вставка предохранителя ПН представляет собой одну или несколько ленточек из меди толщиной 0,15-0,35 мм, шириной до 4 мм, с просечками длиной 6-12 мм. При использовании плавкой вставки, состоящей из нескольких параллельных ленточек, умень­шается ее общее сечение при заданном номинальном токе, а следова­тельно, и количество паров металла в патроне при ее перегорании. Это облегчает гашение дуги в патроне, так как при перегорании лен­точек плавкой вставки создается одновременно несколько парал­лельных дуг, что способствует интенсивному рассеиванию энергии.

Для обеспечения быстрого плавления вставки предохранителя и повышения его защитного действия при малых перегрузках на лен­точки вставки напаивают оловянные шарики диаметром 0,5-2 мм. Эти шарики позволяют использовать так называемый металлурги­ческий эффект. Сущность его заключается в том, что при нагрева­нии вставки оловянный шарик с более низкой температурой плав­ления расплавляется раньше, чем вставка, и, проникая в нее, обра­зует сплав металла, который по сравнению с исходным материалом обладает большим электрическим сопротивлением. При токах пе­регрузки вставка перегорает в месте напайки оловянного шарика.

Предохранители ПР и ПН характеризуются токоограничивающей способностью, так как плавкая вставка в них перегорает раньше, чем ток короткого замыкания успеет достигнуть устойчивого значения.

В ремонтных мастерских можно изготовить плавкую вставку из калиброванной проволоки, т. е. проволоки из легкоплавких ме­таллов или сплавов, имеющей конкретный диаметр и рассчитан­ной на определенный ток (калибровку проволоки проводят на спе­циальном стенде).

Расчет необходимого номинального значения тока плавкой вставки /вст ном ведут с учетом эксплуатационных перегрузок и пуска защищаемой установки. Так, пусковой ток асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором может превышать номинальное значение тока в 7 раз. По мере разгона двигателя пусковой ток уменьшается до номинального. Длительность пуска зависит от характера нагрузки. Например, для привода металло­режущих станков с относительно небольшим моментом инерции механизма время разгона АД составляет около 1 с, а для центри­фуги, обладающей большим моментом инерции, длительность пуска может достигать 10 с и более. Предохранитель не должен пе­регорать при воздействии на него пусковых токов. Параметры плавкой вставки в процессе эксплуатации должны быть стабиль­ными, т. е. не должно происходить ее старения. Эксперименталь­но установлено, что старение плавкой вставки не происходит при токах, равных 0,5 1ал, где 1пл - ток плавления вставки. Из время- токовой характеристики предохранителя ПН-2 для времени 1 с его вставка плавится при токе, равном 5 7ВСТ нош Если пуск АД длится 1 с,, то среднее значение пускового тока за этот период должно быть не более 0,5 1ПЛ плавкой вставки за это же время. Таким образом, пусковой ток 1П связан с током плавления 1ПЛ соотношением

 

откуда

т. е. номинальный ток вставки выбирают в зависимости от пуско­вого тока нагрузки.

При тяжелых условиях пуска АД (привод центрифуги и др.) или повторно-кратковременном режиме, когда пуски происходят с большой частотой, плавкая вставка выбирается с еще большим запасом по току:

 

Если предохранитель стоит в линии, питающей несколько АД

 

где Iр - расчетный номинальный ток линии, равный сумме номи­нальных токов всех двигателей; Iном.дв - номинальный ток двига­теля, имеющего наименьшую мощность.

Для АД с фазным ротором

Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, в качестве номинального тока двигателя берут ток в режиме ПВ = 25%.

Номинальное напряжение предохранителя должно быть равно номинальному напряжению электрической сети.

При ремонте предохранителей ПР и ПН с контактных поверх­ностей губок и патронов удаляют грязь, оксидные пленки и части­цы расплавленного металла. Окислившиеся контакты зачищают стеклянной бумагой, а обгоревшие и оплавленные - надфилем. За­тем разбирают патрон, проверяют состояние внутренних токопро­водящих частей и плавких вставок. Дефекты устраняют, а плав­кую вставку, долго находившуюся в эксплуатации, заменяют но­вой. Вставки в предохранителях соседних фаз независимо от их состояния также меняют. Они должны быть однотипными, завод­ского изготовления и строго соответствовать значениям номиналь­ного тока предохранителя и тока защищаемой линии. При осмот­ре патрона предохранителя ПР обращают внимание на целость и степень износа его стенок, так как при частых перегрузках плав­кой вставки стенки патрона выгорают под воздействием высокой температуры дуги. При выгорании стенок патрона более чем на 50% первоначальной толщины патрон заменяют новым.

Фибра, из которой изготовляют патрон предохранителя ПР, представляет собой электротехнический картон, пропитанный под давлением раствором хлористого цинка. При перегорании плавкой вставки под воздействием высокой температуры дуги фибра выделяет пары цинка и хлористый газ, которые способству­ют быстрому гашению дуги (деионизации дугового пространства).

При ремонте патрона стенки очищают от обгоревшей фибры, промывают, насухо вытирают чистой тряпкой, покрывают двумя слоями бакелитового лака или одним слоем клея БФ-2, а затем просушивают. После очистки внутренних токопроводящих дета­лей полость патрона предохранителя ПН наполняют сухим квар­цевым песком, который предварительно обрабатывают 2% -м раство­ром соляной кислоты, промывают и просушивают при 150-180 °С.

Чтобы убедиться в наличии электрической цепи между плавкой вставкой и контактными частями, отремонтированный патрон проверяют контрольной лампой, а затем устанавливают (при от­ключенном напряжении) в губках предохранителя. При этом обра­щают внимание на наличие контакта между губками и патроном.

 

Ремонт реостатов

 

Аппарат, состоящий из омического сопротивления и коммута­ционного устройства, с помощью которого можно регулировать это сопротивление, называют реостатом.По назначению разли­чают реостаты пусковые (для пуска электродвига­телей) и реостаты воз­буждения(для регулиро­вания напряжения гене­раторов). В зависимости от материала, из которого выполняют сопротивле­ние, реостаты бывают ме­таллические, угольныеи жидкостные.По способу охлаждения резисторов (в них электрическая энер­гия преобразуется в теп­лоту) реостаты разделяют на воздушные, масляные и водяные.Большинство пусковых и пускорегули­ровочных металлических реостатов общепромыш­ленного назначения вы­полнены со ступенчатым выключением резисто­ров. В электроустановках промышленных предпри­ятий применяют преиму­щественно реостаты с ме­таллическими резистора­ми и воздушным или мас­ляным охлаждением из- за простоты их конструк­ции и эксплуатационной надежности.

Резисторы реостатов (рис. 4.9) выполняют из металлов и сплавов, обла­дающих высокими удельным сопротивлением, механической прочностью, температурой плавления и коррозийной стойкостью.

 

Рис. 4.9. Элементы сопротивлений (резисторы) реостатов:а - рамочный из проволоки; б - рамочный из ленты; в - литой чугунный; г - каркасный; I - вывод; 2 - про­волока сопротивления; 3 - лента сопротивления; 4 - рамка; 5 - изолированный стержень; 6 - изолятор па­кета элементов; 7 - изоляционная межэлементная шайба; 8 - чугунные элементы сопротивления; 9 - опорная стойка; 10 - трубчатый каркас из фарфора

 

 

Это, например, фехраль (сплав железа, хрома и алюминия) и них­ром с удельными сопротивлениями 1,18 и 1,13 Ом -мм2/м и макси­мально допустимой температурой 850 и 1000 °С соответственно. Фехраль шире распространен по сравнению с нихромом, так как является более дешевым и менее дефицитным. Но по своим меха­ническим свойствам он напоминает чугун, что затрудняет его ме­ханическую обработку и не позволяет изготовлять из него тонкий провод для намотки реостатных секций. Меньшим удельным электрическим сопротивлением (0,8 Ом -мм2/м) и более низкой до­пустимой температурой нагревания (400 °С) обладает чугун. Ре­зисторы из чугуна широко применяют в реостатах различного наз­начения из-за простоты их изготовления (путем литья) и сравни­тельно низкой стоимости.

Основные работы по ремонту реостатов включают разборку, ре­монт или замену резисторов, контактных частей, изоляционных деталей и механизма управления, сборку схемы соединений, сбор­ку и регулировку отремонтированного реостата.

Разборку производят осторожно, чтобы не повредить пригод­ные для повторного использования резисторы, изоляционные де­тали и контактные устройства. Поврежденные резисторы ремон­тируют или заменяют новыми, а поврежденные электроизоляци­онные детали (изоляторы, втулки, шайбы, прокладки) заменяют новыми.

При ремонте реостатов особое внимание обращают на состояние их контактов: закопченные поверхности протирают чистыми тряпками, слегка обгоревшие - зачищают напильником, а сильно обгоревшие - заменяют новыми.

После выполнения всех операций ремонта проверяют непре­рывность электрической цепи обмоток элементов сопротивления, правильность соединений схемы, надежность изоляции межрезис­торных связей, плавность хода контактирующей щетки и пра­вильность расположения упоров, ограничивающих ее перемеще­ние. При необходимости отремонтированный реостат подвергают испытанию: ток реостата не должен превышать паспортных значе­ний, а температура резисторов при нагрузке допустимым током в течение 2ч- 250 °С.

Ремонт резисторов, контактов и коммутационного устройства наполненных реостатов выполняют так же, как и реостатов с воз­душным охлаждением. После ремонта маслонаполненного реоста­та бак очищают от грязи, промывают, заливают чистым сухим трансформаторным маслом, после чего опускают реостат в бак и закрепляют его.