Ремонт электроприводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время многие выполняемые работы в различных отраслях деятельности человека не мыслимы без электропривода.

Современные автоматизированные электроприводы представляют собой сложные динамические системы, включающие в себя различные линейные и нелинейные элементы (двигатели, генераторы, усилители, полупроводниковые и другие элементы), обеспечивающие в своем взаимодействии разнообразные статические и динамические характеристики, агрегатов, технологических линий и комплексов приводится в движение электрическим приводом.

Однако функции электропривода не ограничиваются только преобразованием энергии - они существенно шире. Каждая рабочая машина нуждается в управлении, нужно включать и выключать двигатели, приводящие в движение рабочие органы машины, изменять скорость и усилие на рабочих органах в соответствии с условиями ведения технологического процесса, осуществлять необходимые защиты и блокировки, обеспечивающие безаварийную работу машин.

В тех случаях, когда рабочая машина или технологический комплекс имеет несколько рабочих органов, каждый из которых приводится в движение своим электроприводом, в задачу управления входит согласование движений рабочих органов в соответствии с требованиями технологического процесса.

Вторую функцию электропривода можно определить как управление движением исполнительных органов рабочей машины, причем это управление может осуществляться вручную с элементами автоматики или автоматически.

Сочетание двух функций электропривода: преобразование электрической энергии в механическую и управление параметрами механической энергии (мощность, усилие, крутящий момент, скорость, ускорение, путь и угол перемещения) с целью рационального выполнения технологического процесса, выполняемого рабочей машиной, определяет назначение и роль электропривода в машинном производстве.

Не стоить забывать, что важная роль принадлежит электроприводу в создании энергосберегающих технологий. Многие технологические процессы связаны с большими затратами электрической энергии, однако не всегда эти затраты носят производительный характер. Электропривод - главный потребитель электрической энергии. В развитых странах на долю электропривода приходится свыше 60% всей вырабатываемой электроэнергии.

1. Описание действия схемы

электрический привод аппаратура неисправность

Схемы с блокировкой предназначены для предотвращения неправильной последовательности включения электрических машин и механизмов. В данной схеме управления электродвигателем исключается одновременное срабатывание магнитного пускателя «Вперед» КМ1 и магнитного пускателя «Назад» КМ2. это обеспечивается с помощью нормально-замкнутых блок-контактов КМ1-2 и КМ2-1 в цепи обмоток магнитных пускателей КМ1 и КМ2.

При нажатии на кнопку «Пуск» SB2 замыкается цепь питания катушки магнитного пускателя КМ1, его нормально замкнутый блок-контакт размыкается и размыкает цепь питания магнитного пускателя КМ2. Это делает невозможным замыкание цепи питания пускателя КМ2 без нажатия кнопки SB3. Аналогично схема будет работать при нажатии кнопки SB3 для пускателя КМ2.

Тепловое реле КК защищает двигатель от перегрузки и пропадания одной из фаз. Плавкие вставки FU служат для защиты электродвигателя и цепи магнитного пускателя от тока короткого замыкания.

2. Описание электрического привода

Асинхронные машины как правило двигателей. Наибольшее применение получили трехфазные асинхронные двигатели. Их используют для привода станков, насосов, вентиляторов, грузоподъемных механизмов и во многих других случаях.

Асинхронные двигатели бывают от десяти ватт до нескольких мегаватт, при напряжении обмотки статора до 6 КВт.

Асинхронные двигатели - самые распространенные на производстве и в быту.

Принципиальным недостатком асинхронных двигателей являются трудности, связанные с регулировкой частоты вращения. Кроме того, эти двигатели относительно низкий COS Ф (0,85 - 0,9 при полной нагрузке; 0,2 - 0,3 на холостом ходу). Рассмотрим трехфазный асинхронный двигатель.

Устройство

Двигатель состоит из неподвижной (статора) и вращающейся (ротора) частей.

Основными деталями статора являются корпус и сердечник с обмоткой. Корпус отливают из алюминия (для маломощных двигателей) или из чугуна. Ребра на наружной части корпуса увеличивают площадь поверхности охлаждения. Сердечник статора собран из листов электротехнической стали, покрытых лаком.

Ротор состоит из шихтованного сердечника с обмоткой и вала. Вал ротора вращается в подшипниках качения, расположенных в подшипниковых щитах.

Двигатель охлаждают обдувом наружной поверхности корпуса. Поток воздуха создается центробежным вентилятором, прикрытым кожухом.

Концы обмоток статора присоединены к зажимам коробки выводов; для крепления двигателя используют лапы, для заземления - болт.

На внутренней стороне полого цилиндра сердечника статора имеются пазы, в которые закладывают статорную обмотку. Обмотку статора машины переменного тока обычно выполняют в виде катушечных групп, которые укладывают в пазы сердечника, которые бывают открытыми, полуоткрытыми и закрытыми. Группа состоит из катушек, (секций), катушка - из одного или нескольких витков. Катушки соединяют последовательно, а катушечные группы - последовательно или параллельно. У трехфазного двигателя обмотка трехфазная и число катушек ее в этом случае равно трем (3, 6, 9, и т.д.) Аналогичные пазы имеются и на роторе - роль обмотки выполняют алюминиевые стержни, которые заливаются в обмотку, заклиниваются, и соединяются по торцам.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором наиболее прост, надежен в работе и дешев.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя

1, 11 - подшипники качения; 2 - вал; 3, 9 - подшипниковые щиты; 4 - клеммная коробка; 5 - сердечник ротора; 6 - сердечник статора; 7 - корпус статора; 8 - обмотка статора; 10 - вентилятор; 12 - кожух; 13 - ребра охлаждения; 14 - лапы; 15 - болт заземления.

Принцип действия асинхронного двигателя

Сердечники статора и ротора образуют магнитную цепь асинхронной машины. При прохождении трехфазного тока по трехфазной обмотке статора создается вращающееся магнитное поле частоты:

n₁= 60f ?p или щ=2рf ? p ?n₁ ? 9,55

где f - частота питающей сети; p - число пар полюсов на фазу.

При f=50 Гц для двигателей с числом полюсов обмотки статора 2 р = 2, 4, 6, 8, 10 синхронная частота вращения соответственно равна 3000, 1500, 1000, 750, 600 об ? мин.

Магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС Е_2. Под действием ЭДС в замкнутой обмотке ротора, пересекаемый магнитным полем, действует сила F_эм. Силы, действующие на все проводники обмотки ротора, создают вращающий момент, увлекающий ротор вслед за полем.

Ротор двигателя вращается с асинхронной скоростью k меньшей, чем синхронная скорость вращения поля n. Разность скоростей вращения поля и ротора характеризуется скольжением S, часто выражаемым в процентах:

S= 100%.

В номинальном режиме работы двигателя скольжение S обычно невелико (2 - 6%). Если ротор неподвижен (k = 0), то S = 100%.

Наличие разности скоростей n и k принципиально необходимо (в двигателе), так как только при этом создается электромагнитный вращающий момент. Если скольжение отсутствует, то магнитное поле не пересекает проводники ротора, в них не наводится ЭДС, не возникают токи, не создается электромагнитный вращающий момент.

Для изменения направления вращения ротора, т.е. для реверсирования двигателя, необходимо изменить направление вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора.

Это достигают переключением двух фаз, т.е. двух из трех проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.

Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n = f(M) или s = f(M).

Механическая характеристика является одной из важнейших характеристик двигателя. При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей с различными механическими характеристиками выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма.

Характеристики асинхронных двигателей. Для правильной эксплуатации асинхронного двигателя необходимо знать его характеристики: механическую и рабочие.

Механическая характеристика. Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 262, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98-92,5% частоты вращения n₁ (скольжение s_ном = 2 - 7,5%). Чем больше нагрузка, т.е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора. Как показывает кривая.

Механические характеристики асинхронного двигателя: а - естественная; б - при включении пускового реостата.

На рис. а, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до наибольшего ее значения. Поэтому говорят, что такой двигатель обладает жесткой механической характеристикой.

Наибольший вращающий момент M_max двигатель развивает при некоторое скольжении s_kp, составляющем 10-20%. Отношение M_max/M_ном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение М_п/М_ном - его пусковые свойства.

Двигатель может устойчиво работать только при обеспечении саморегулирования, т.е. автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки М_вн и моментом М, развиваемым двигателем. Этому условию соответствует верхняя часть характеристики до достижения M_max (до точки В). Если нагрузочный момент М_вн превысит момент M_max, то двигатель теряет устойчивость и останавливается, при этом по обмоткам машины будет длительно проходить ток в 5-7 раз больше номинального, и они могут сгореть.

При включении в цепь обмоток ротора пускового реостата получаем семейство механических характеристик (рис. 262, б). Характеристика 1 при работе двигателя без пускового реостата называется естественной. Характеристики 2, 3 и 4, получаемые при подключении к обмотке ротора двигателя реостата с сопротивлениями R_1п (кривая 2), R_2п (кривая 3) и R_3п (кривая 4), называют реостатными механическими характеристиками. При включении пускового реостата механическая характеристика становится более мягкой (более крутопадающей), так как увеличивается активное сопротивление цепи ротора R₂ и возрастает s_кp. При этом уменьшается пусковой ток. Пусковой момент М_п также зависит от R₂. Можно так подобрать сопротивление реостата, чтобы пусковой момент М_п был равен наибольшему М_max.

В двигателе с повышенным пусковым моментом естественная механическая характеристика приближается по своей форме к характеристике двигателя с включенным пусковым реостатом. Вращающий момент двигателя с двойной беличьей клеткой равен сумме двух моментов, создаваемых рабочей и пусковой клетками. Поэтому характеристику 1 (рис. 263) можно получить путем суммирования характеристик 2 и 3, создаваемых этими клетками. Пусковой момент М_п такого двигателя значительно больше, чем момент М'_п обычного короткозамкнутого двигателя. Механическая характеристика двигателя с глубокими пазами такая же, как и у двигателя с двойной беличьей клеткой.

Рабочие характеристики. Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости частоты вращения n (или скольжения s), момента на валу М₂, тока статора I₁коэффициента полезного действия? и cos?₁, от полезной мощности Р₂ = Р_mx при номинальных значениях напряжения U₁ и частоты f₁ (рис. 264). Они строятся только для зоны практической устойчивой работы двигателя, т.е. от скольжения, равного нулю, до скольжения, превышающего номинальное на 10-20%. Частота вращения n с ростом отдаваемой мощности Р₂ изменяется мало, так же как и в механической характеристике; вращающий момент на валу М₂ пропорционален мощности Р₂, он меньше электромагнитного момента М на значение тормозящего момента М_тр, создаваемого силами трения.

Ток статора I₁, возрастает с увеличением отдаваемой мощности, но при Р₂ = 0 имеется некоторый ток холостого хода I₀. К. п. д. изменяется примерно так же, как и в трансформаторе, сохраняя достаточно большое значение в сравнительно широком диапазоне нагрузки.

Наибольшее значение к. п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75-0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к. п. д.). Коэффициент мощности cos?₁ асинхронных двигателей средней и большой мощности при полной нагрузке равен 0,7-0,9. Следовательно, они загружают электрические станции и сети значительными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является существенным недостатком этих двигателей.

При нагрузках 25-50% номинальной, которые часто встречаются при эксплуатации различных механизмов, коэффициент мощности уменьшается до неудовлетворительных с энергетической точки зрения значений (0,5-0,75).

При снятии нагрузки с двигателя коэффициент мощности уменьшается до значений 0,25-0,3, поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках.

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.
Понижение напряжения сети не оказывает существенного влияния на частоту вращения ротора асинхронного двигателя. Однако в этом случае сильно уменьшается наибольший вращающий момент, который может развить асинхронный двигатель (при понижении напряжения на 30% он уменьшается примерно в 2 раза). Поэтому при значительном падении напряжения двигатель может остановиться, а при низком напряжении - не включиться в работу.

На э. п. с. переменного тока при уменьшении напряжения в контактной сети соответственно уменьшается и напряжение в трехфазной сети, от которой питаются асинхронные двигатели, приводящие во вращение вспомогательные машины (вентиляторы, компрессоры, насосы). Для того чтобы обеспечить нормальную работу асинхронных двигателей при пониженном напряжении (они должны нормально работать при уменьшении напряжения до 0,75U_ном), мощность всех двигателей вспомогательных машин на э. п. с. берется примерно в 1,5-1,6 раза большей, чем это необходимо для привода их при номинальном напряжении. Такой запас по мощности необходим также из-за некоторой несимметрии фазных напряжений, так как на э. п. с. асинхронные двигатели питаются не от трехфазного генератора, а от расщепителя фаз. При несимметрии напряжений фазные токи двигателя будут неодинаковы и сдвиг между ними по фазе не будет равен 120°. В результате по одной из фаз будет протекать больший ток, вызывающий увеличенный нагрев обмоток данной фазы. Это заставляет ограничивать нагрузку двигателя по сравнению с работой его при симметричном напряжении. Кроме того, при несимметрии напряжений возникает не круговое, а эллиптическое вращающееся магнитное поле и несколько изменяется форма механической характеристики двигателя. При этом уменьшаются его наибольший и пусковой моменты. Несимметрию напряжений характеризуют коэффициентом несимметрии, который равен среднему относительному (в процентах) отклонению напряжений в отдельных фазах от среднего (симметричного) напряжения. Систему трехфазных напряжений принято считать практически симметричной, если этот коэффициент меньше 5%.

При обрыве одной из фаз двигатель продолжает работать, но по неповрежденным фазам будут протекать повышенные токи, вызывающие увеличенный нагрев обмоток; такой режим не должен допускаться. Пуск двигателя с оборванной фазой невозможен, так как при этом не создается вращающееся магнитное поле, вследствие чего ротор двигателя не будет вращаться.

Использование асинхронных двигателей для привода вспомогательных машин э. п. с. обеспечивает значительные преимущества по сравнению с двигателями постоянного тока. При уменьшении напряжения в контактной сети частота вращения асинхронных двигателей, а следовательно, и подача компрессоров, вентиляторов, насосов практически не изменяются. В двигателях же постоянного тока частота вращения пропорциональна питающему напряжению, поэтому подача этих машин существенно уменьшается.

Тип двигателя	Рн. кВт	При номинальной нагрузке	M max M min	М п М н	M min M n	I n I н	P, кг*м
		Rн. Об/мин.	n, %	Cos Ф
4А71А4У3	5,500	1390	70,5	0,7	2.2	2.0	1.6	4.5	13,8*104

3. Выбор электропроводки

Провод - это проводник тока который служит для соединения всех звеньев электрической сети, схем и т.д.

Выбор сечения провода для питания короткозамкнутого асинхронного двигателя 4A71А4У3

Номинальные данные электродвигателя Рн = 5,500 кВт, Uн = 380в, cos ф =0.7, n = 70,5 Длина питающей линии 50 (м)

Расчетная мощность равна:

Расчетный ток определяем по формуле:

Пользуюсь таблицей №2.2 книги «справочник по электропроводке» С. Синдеев. Принимаем для прокладке в трубе при относительных проводов марки ППВ сечением 2.5 (мм) для которого допустимая токовая нагрузка равна 25А.

Определим потери напряжения в проводе (удельная электрическая проводимость меди Y= 57 M/оМ*(мм). Алюминия Y= 37 М/ оМ*(мм)

Марка провода	Число жил	Сечение жил, мм	Номинальное напряжение	Элемент конструкции	Область применения
				Жила	Изоляция	Другие элементы
ППВ	2 и 3	0,75	380	Медь	ПВХ	Плоский провод с разд. основанием	Прокладка в трубе

4. Расчет и выбор аппаратуры защиты

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставивотвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) 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 (5), 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 срабатывать^[2] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

§ Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, 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 2ч10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы 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 (8).



Устройство автоматического выключателя

Выбираем автоматический выключатель по номинальному току.

Iн = 17,8 А

Предохранители

Назначение предохранителей состоит в отключении потребителя от источника электрической энергии при протекании через него тока выше допустимого. Наибольшее распространение получили плавкие предохранители, защищающие установки от токов короткого замыкания. Их основной элемент представляет собой плавкую вставку, как правило, из цинка или луженой меди, которая перегорает при протекании большого тока, в результате чего цепь разрывается. Плавкая вставка выполняется в виде проволоки (рис. 3.1) или плоской фигурной полоски (рис. 3.2). Она помещается внутрь изоляционной трубки (стеклянной, фарфоровой, фибровой и др.). Внешний вид предохранителя с плавкой вставкой, широко применяемого в бытовой аппаратуре, показан на рисунке 3.1. Такая конструкция обеспечивает не только электрическую, но и пожарную безопасность, поскольку предотвращает возможность возгорания окружающих предметов при перегорании плавкой вставки. В предохранителях, рассчитанных на большие токи, пространство внутри трубки засыпают сухим кварцевым песком и мелом, что способствует быстрому охлаждению и гашению дуги.

Для предохранителей можно построить защитную характеристику - зависимость времени срабатывания предохранителя от силы протекающего через него тока (рис. 3.3). Минимальный ток срабатывания называется пограничным током. Номинальным током предохранителя Iн называется максимальный ток, при котором предохранитель может работать, не перегорая в течение длительного времени (несколько лет).

При выборе предохранителя рассчитывают номинальный ток плавкой вставки по формуле:

Jпл. вст = 55,5 А и будет плавкая вставка, теперь когда знаем номинальный ток плавкой вставки выбираем по таблице плавкий предохранитель.

Тип предохранителя	Номинальный ток предохранителя, А	Номинальный ток плавкой вставки, А	Разрывная способность предохранителей (пиковое значение токов к.з), А
ПРС 63	63	25, 40, 63	До 60000

Тепловое реле

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле - ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле:

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая - меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле:

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 - 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т.е.тепловое реле срабатывает при 20 - 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 - 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла - нагревательных печей, систем отопления и т.д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания.

Тепловое реле

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Тепловое реле

Выбор теплового реле производиться по длительному номинальному току проходящего через установку Iн = 17,8А

Зная длительный номинальный ток выбираем тепловое реле по таблице.

5. Расчет и выбор аппаратуры управления

Пускорегулировочные аппараты.

К пускорегулирующим устройствам и аппаратам управления относятся: рубильники, пакетные выключатели, магнитные пускатели, пускорегулирующие сопротивления, силовые контроллеры, магнитные контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, электромагнитные реле времени и др., а к аппаратам защиты - автоматические выключатели, реле максимального тока, тепловое реле, плавкие предохранители, защитные панели и др.

Для чего служат рубильники?

Рубильники служат для замыкания и размыкания электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением не свыше 500 В.

Какие бывают рубильники?

По количеству подвижных и неподвижных контактов рубильники бывают двух- и трехполюсные, а по расположению рукоятки, служащей для выключения и включения рубильника, - с центральной рукояткой, с боковой рукояткой, с центральным рычажным приводом и с боковым рычажным приводом. По расположению зажимов для присоединения проводов рубильники бывают с задним и с передним присоединением. Из каких частей состоит рубильник?

Рубильник состоит из панели, неподвижных контактов (губок), подвижных контактов (ножей) и привода (рукоятки или системы рычагов). Рубильник устанавливают в защитном металлическом корпусе.

Пакетные выключатели типа ПВ-1-10, ПВ-3-10, ПП-2-10/НЗ и др.

Для чего служат пакетные выключатели?

Пакетные выключатели служат для включения и выключения силовых и осветительных электрических цепей небольшой мощности и напряжением не более 380 В.

Из каких частей состоит пакетный выключатель?

Пакетный выключатель состоит из контактной системы и переключающего механизма.

Контактная система набирается из отдельных секций. Каждая секция состоит из изолятора, в пазах которого находятся неподвижные контакты с винтами для подключения проводов сети, и пружинящих подвижных контактов с фибровыми искрогасительными шайбами.

Трехфазный рубильник (а), пусковой ящик (б):

1 - подвижные контакты; 2 - электрические провода от сети; 3 - верхние неподвижные контакты; 4 - нижние неподвижные контакты; 5 - оси подвижных контактов; S - три жилы кабеля КРПТ; 7 - панель; в-рукоятка; 9 - корпус; 10 - болт для заземления.

Пакетный выключатель

1 - стяжной болт; 2 - контактные пластины; 3 - центральный поворотный валик; 4 - контакты; 5 - пластины

Отдельные секции собираются на скобах со стяжными болтами. Механизм переключения состоит из пружины, валика с рукояткой и пружинной шайбы.

Крышка имеет по четыре фиксирующих выступа, расположенных один к другому под углом 90°, что определяет число коммутационных положений, равное четырем. Это позволяет вращать рукоятку и всю подвижную систему аппарата в обе стороны с частотой переключений не более 300 в час.

Пускатели магнитные серии ПМЕ-200

Для чего предназначены магнитные пускатели серии ПМЕ-200?

Магнитные пускатели серии ПМЕ-200 предназначены для дистанционного управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором напряжением 500 В с рабочими токами, не превышающими номинальный рабочий ток главных контактов пускателя.

Пускатели серии ПМЕ-200 со встроенными тепловыми реле также защищают электродвигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.

Что означают буквы и цифры ПМЕ-200?

П - пускатель, М - магнитный, Е - единой общесоюзной конструкции. Цифра 2 указывает, что пускатель магнитный второй величины.

Из каких частей состоят магнитные пускатели серии ПМЕ-200?

Магнитные пускатели серии ПМЕ-200 состоят из контакторов, тепловых реле и оболочек.



Принципиальная схема магнитного нереверсивного пускателя переменного тока:

1 - катушка; 2 и 4 - контакты; 3 - блок контакта; 5 - реле

Главной частью всех пускателей является трехполюсный электромагнитный контактор, все контакты которого мостикового типа с контактными накладками серебросодержащего материала. Пускатели серии ПМЕ-200 могут быть реверсивными и нереверсивными. Реверсивные пускатели имеют два контактора с электрическим соединением, обеспечивающим электрическую блокировку через разомкнутые контакты обоих контакторов, что исключает возможность включения одного контактора при включенном другом.

Пускатели магнитные серии ПАЕ

Для чего предназначены пускатели магнитные серии ПАЕ?

Пускатели магнитные - серии ПАЕ (ТУ-16.536 489-75) предназначены для дистанционного управления трехфазными электродвигателями с короткозамкнутым ротором мощностью от 17 до 75 кВт при номинальном напряжении сети 380 В переменного тока частоты 50 Гц.

При наличии тепловых реле пускатели также защищают управляемые двигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.

Из каких частей состоят пускатели магнитные серии ПАЕ?

Пускатели магнитные серии ПАЕ состоят из контактора, теплового реле (в исполнении с тепловыми реле), кнопок управления (в исполнении с кнопками управления) и оболочки (в закрытом исполнении). Контакторы имеют простую кинематическую схему поворотного типа, подвижная часть которых представляет собой рычаг, несущий на длинном плече якорь, а на коротком - контактную группу.

Соотношение плеч 2,4:1, благодаря чему время вибрации главных контактов составляет не более 2 мс.

Магнитная система состоит из якоря и сердечника. Якорь магнитной системы крепится к траверсе, а сердечник установлен на пружинных амортизаторах, закрепленных на основании контактора и смягчающих удары во время включения. Главные контакты пускателей, состоящие из неподвижных и подвижных контактов мостикового типа, закрываются дугогасительной камерой, в которой установлены скобы для более интенсивного гашения электрической дуги.

Как включается магнитный пускатель?

Магнитный пускатель включается следующим образом: при нажатии на кнопку «Пуск* кнопочного поста электрический ток поступает в катушку электромагнита (магнитной системы), благодаря чему появляется магнитное поле, которое притягивает якорь электромагнита к сердечнику. А так как подвижные контакты соединены с якорем электромагнита, otiri' тоже поднимутся и соединятся с неподвижными контактами. Одновременно замкнутся и блок-контакты. При отпуске кнопки «Пуск» ток в катушку электромагнита будет поступать не через кнопку «Пуск», а через блок-контакты и кнопку «Стоп», так как эта кнопка всегда замкнута, а кнопка «Пуск» бывает замкнута только в момент нажатия на нее.

Если нужно остановить электродвигатель, следует нажать на кнопку «Стоп». В этом случае цепь питания катушки электромагнита разомкнётся й ток в катушку не будет поступать, вследствие чего исчезнет магнитное поле, а якорь под действием своего веса отойдет от сердечника; при этом он потянет за собой и подвижные главные контакты, в результате чего контакты разомкнутся и подача тока в электродвигатель прекратится.

За чем должен следить обслуживающий персонал при эксплуатации магнитных пускателей?

При эксплуатации магнитных пускателей необходимо следить за частотой и степенью износа их контактов, При появлении на них нагара контакты следует очистить тряпкой, смоченной бензином, или самой мелкой шлифовальной шкуркой. Очищать контакты пускателя напильником нельзя, так как можно снять специальный металл, наплавленный на контакты.

Какие преимущества имеет магнитный пускатель по сравнению с рубильником?

Магнитный пускатель по сравнению с рубильником имеет следующие преимущества: магнитным пускателем можно управлять дистанционно, т.е. на расстоянии, при помощи кнопок управления; - при падении напряжения в сети ниже допустимого уровня магнитный пускатель автоматически выключает силовую цепь тока, так как при низком напряжении катушка пускателя не может удерживать магнитную систему и главные контакты размыкаются; при наличии теплового реле магнитный пускатель обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузки, потому что нагревательный элемент реле включается в цепь тока двигателя, а при перегрузке двигателя нагревательный элемент быстро нагревается, и от него нагревается рядом стоящая биметаллическая пластинка, которая изгибается и освобождает рычажок. Рычажок под действием пружины оттягивает тягу, которая размыкает контакты, стоящие в цепи катушки магнитного пускателями электродвигатель отключается. Спустя некоторое время биметаллическая пластинка охладится, и тепловое реле магнитного пускателя может быть возвращено в действующее состояние после нажатия на особую кнопку. Нагревательные элементы теплового реле могут быть или сменные (рассчитанные на различные токи), или регулируемые (регулировка производится путем изменения изгиба биметаллической пластинки).

Кнопки управления

Для чего служат кнопки управления?

Кнопки управления служат для дистанционного замыкания и размыкания цепей катушек контакторов и магнитных пускателей напряжением не более 500 В. Кнопочный пост управления обычно имеет две кнопки - одна Для пуска двигателя с надписью «Пуск», а другая для остановки с надписью «Стоп». Кнопка «Пуск» сделана нормально открытой, т.е. она всегда разомкнута и замыкает электрическую цепь только тогда, когда на нее нажали. Кнопка «Стоп», наоборот, всегда замкнута и размыкает электрическую цепь только тогда, когда на нее нажимают, поэтому она называется нормально замкнутой (закрытой).

Контакторы

Для чего предназначены силовые электрические контакторы?

Силовые электрические контакторы предназначены для включения и отключения силовых цепей электродвигателей и других устройств.

Из каких частей состоит трехполюсный силовой электрический контактор переменного тока?

Трехполюсный силовой электрический контактор переменного тока состоит из панели, электромагнитной системы, валика, силовых подвижных и неподвижных контактов, блокировочных замыкающих и размыкающих контактов и искрогасительных камер.

Контактор переменного тока:

1 - катушка; 2 - короткозамкнутый виток; 3 - якорь; 4 - силовые подвижные контакты; 5 - гибкий проводник; в-валик; 7 - траверса; 8 - пластины; 9 - размыкающие контакты; 10 - замыкающие контакты; 11 - искрогасительная камера; 12 - щека искрогасительной камеры; 13 - силовые неподвижные контакты; 14 - магнитная система.

Магнитная система, в свою очередь, состоит из катушки, неподвижного сердечника и якоря.

В каких аппаратах применяют реле времени?

Реле времени применяют в магнитных контроллерах для автоматического замыкания и размыкания цепей управления с заданной выдержкой времени.

Пусковые сопротивления

Каково назначение пусковых сопротивлений?

Пусковые сопротивления служат для обеспечения плавности пуска, регулирования числа оборотов и торможения электродвигателя с фазовым ротором.

Для чего предназначены автоматические выключатели?

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей в случае нарушения нормальных условий их работы (токами перегрузки или короткого замыкания).

Из каких частей состоит автоматический выключатель?

Автоматический выключатель состоит из пластмассового кожуха, крышки, основания, подвижных и неподвижных контактов, дугогасительных камер, коммутирующего устройства, механизма управления и рас - цепителёй максимального тока.

Как подразделяются по принципу действия расцепитс - ли максимального тока?

По принципу действия расцепители максимального тока подразделяются на тепловые, электромагнитные и комбинированные. Причем у теплового, расцепителя основным его элементом является биметаллическая пластинка, которая, нагреваясь под действием проходящего через нее тока перегрузки, изгибается, при этом свободный правый конец перемещается вниз и, преодолевая усилие пружины, поворачивает рычаги, благодаря чему происходит отключение автомата.

Из каких частей состоит механизм управления автоматического выключателя?

Механизм управления автоматического выключателя состоит из приводной рукоятки, рычажной системы и рабочих и вспомогательных пружин. Причем во включенном положении рукоятка занимает крайнее верхнее положение, а в выключенном - крайнее нижнее.

Защитная панель

Для чего служит защитная панель?

Защитная панель служит для включения и отключения питания электрическим током всех механизмов и аппаратов грузоподъемного крана, для концевой и нулевой защиты механизмов и блокировки электрооборудования, а также для максимальной токовой и нулевой защиты двигателей.

В каких случаях на грузоподъемных кранах устанавливают защитную панель?

Защитную панель на грузоподъемных кранах устанавливают в тех случаях, когда управление электродвигателями механизма осуществляется с помощью контроллеров. Панели обычно рассчитаны на напряжение в сети 220 и 380 В.

На некоторых грузоподъемных кранах установлены защитные панели типа ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400, рассчитанные на подключение шести электродвигателей.

Плавкие предохранители

Для чего служат плавкие предохранители?

Плавкие предохранители служат для защиты электрических сетей и электрооборудования крана от больших токов перегрузки и токов короткого замыкания. Принцип их действия основан на расплавлении плавких вставок при резком возрастании силы тока в цепи.

При прохождении по проводам электрического тока в них выделяется тепло и провода нагреваются. При большой перегрузке провода могут нагреваться столь значительно, что покрывающая их изоляция может воспламениться.

Во избежание подобных случаев в электропроводку включают предохранители с плавящимся проводником (с плавкой вставкой). Плавкие вставки предохранителей изготовляются из свинца, его сплавов, цинка, алюминия, меди и серебра. Плавкие вставки рассчитываются таким образом, чтобы они плавились прежде, чем температура самих проводов достигнет величины, опасной для их изоляции.

Категорически запрещается взамен калиброванных плавких вставок ставить в предохранитель скрутки из медных или других проводов.

Почему запрещается взамен калиброванных плавких вставок ставить в предохранители скрутки из медных или других проводов?

Потому что медная или другая скрутка не расплавится при коротком замыкании или перегрузке, и такой предохранитель может стать причиной пожара или выхода из строя электрооборудования.

Какие предохранители выпускает промышленность?

Промышленность выпускает следующие предохранители: предохранители с закрытыми разборными патронами без наполнителя серии ПР-2 без защелкивающих механизмов ГОСТ 3041-45 на номинальное напряжение до 220 В (габарит I) и до 500 В (габарит II) на номинальный ток патрона 15, 60, 100, 200, 350, 600 и 1000 А. В комплект предохранителя входят: патрон, две контактные стойки для переднего и заднего присоединения проводов и одна или две плавкие вставки (в зависимости от величины тока).

Предохранители НПН-20-60 выпускаются на номинальный ток б, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 и 60 А, резьбовые предохранители серии ПРС типа ПРС-6 - на 6 А, ПРС-20 - на 20 А, предохранители однополюсные резьбовые ГОСТ 1138-63 типа Ц27ПК-2 - на 6,10, 15 и 20 А.

Выбор магнитного пускателя

Тип пускателя	Ном. Ток пускателя	Исполнение	Вес (кг)
		По зашите	По назначению	По наличию теп. реле
ПМЕ-211	25	Открытое	Нереверс	Без реле	1,2

Выбор кнопки

Тип кнопки	Кол-во кнопочных элементов	Отключаемый ток при индуктивной нагрузке, а	Вес (кг)
		Постоянное напряжение, В	Переменное напряжение, В
		24	48	110	220	440	127	220	380	500
КУ-123- 3	3	-	-	0,6	0,4	0,15	12	7	4	3	0,11

6. Поиск и устранение неисправностей при обслуживании и ремонте электрооборудования

Двигатель при пуске не разворачивается или скорость его вращения ненормальная. Причинами указанной неисправности могут быть механические и электрические неполадки.

К электрическим неполадкам относятся: внутренние обрывы в обмотке статора или ротора, обрыв в питающей сети, нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре. При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.

В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет разворачиваться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения - ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.

Скорость вращения двигателя при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, плохих контактов в обмотке ротора, а также из-за большого сопротивления в цепи ротора у двигателя с фазным ротором. При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения.

Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недостаточное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и пусковым реостатом.

Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20-25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора.

Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после чего результаты измерений сравнивают. Пайки считаются удовлетворительными, если падение напряжения в них превышает падение напряжения в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%.

У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 Uном. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.

Двигатель разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности - короткое замыкание в обмотке ротора. При включении двигатель медленно разворачивается, а его обмотки сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины. Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке ротора.

Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и измерением сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение.

Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора, который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а также запахом перегретой изоляции. Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замыкания между витками в одной из фаз обмотки статора.

...