Исследование специальных видов защит от аварийных режимов работы электрооборудования

- автоматический пуск и останов электронасоса в режиме дренажа и водоподъема в зависимости от уровня воды соответственно в скважине или водонапорной башне (для устройства с автоматическим управлением по уровню);

- автоматический пуск электронасоса за время не более 15 минут при снижении давления воды в напорном трубопроводе до определенной величины и автоматический останов электронасоса через время не более 90 минут, устанавливаемое потребителем в зависимости от объема водонапорной башни (для устройств с автоматическим управлением по давлению);

- местный пуск и останов электронасоса;

- дистанционный пуск и останов электронасоса;

- обеспечивает селективность запуска электронасоса с регулируемой выдержкой времени (нижний предел времени 2с ± 2с, верхний предел не менее 30с.) в местном режиме автоматического управления по уровню;

- автоматическое отключение электронасоса при понижении уровня воды в скважине ниже контрольного значения (защита от “сухого хода”);

- отключение электронасоса при перегрузках, к.з. (в схеме устройства или на линии электродвигатель - автоматический выключатель) и при неполнофазном режиме;

- исключение повторного автоматического запуска электронасоса после срабатывания любого вида зашиты;

- селективность самозапуска электронасоса при кратковременном исчезновении и дальнейшем появлении напряжения;

- световую сигнализацию с расшифровкой аварийного отключения электронасоса (кроме отключения электронасоса автоматическим выключателем);

- контроль тока нагрузки электронасоса в одной из фаз;

- возможность передачи аварийного сигнала за пределы устройства (без его расшифровки).

Технические характеристики ящика управления приведены в таблице 1.

Таблица 1. - Технические характеристики устройства “Каскад”

Наименование параметра	Величина параметра
Частота, Гц Напряжение главной цепи, В Напряжение цепей управления, В Сопротивление изоляции, измеренное в холодном состоянии мегомметром на 500В, не менее, МОм Степень защиты Показатели надежности: - полный средний срок службы; - наработка на отказ; - среднее время восстановления работоспособности	50 ± 2% 380 + 10% -15% 15В постоянного тока 220В переменного тока 10 IP43 10 лет не менее 10000ч не более 2ч

Защитные характеристики устройства приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Защитные характеристики устройства “Каскад”

Наименование параметра	Время, с
Срабатывание защиты: - при токе (1,35 ± 0,1)IНОМ - при токе (1,7 - 2) IНОМ или обрыве одной из фаз - при токе пуска - при токе к.з. - при “сухом ходе”, не более	10 - 30 0 - 25 3 - 5 без выдержки времени 0,5

Принципиальная схема устройства

На рисунке 2 приведена принципиальная электрическая схема бесконтактной станции управления насосными установками типа “Каскад”.

Схема может работать в автоматическом режиме от датчиков нижнего SL2 и верхнего SL1 уровня воды либо от реле давления SР (электроконтактного манометра), реагирующего на давление столба воды в баке башни или в воздушно-водяном котле.

Универсальным переключателем SА5 выбирается тот или иной режим работы:

- при положении “АУ” - схема работает от датчиков уровня или реле давления;

- при положении “О” - отключение схемы;

- при положении “1” - местное управление;

- при положении “ДУ” - схема работает от реле телемеханического включения “ТВ” или отключения “ТО”.

В режиме автоматического управления по уровню в блоке управления устанавливают ячейку уровня ЯУУ, универсальный переключатель SA6 устанавливают в положение “В” (водоподъем) или в положение “Д” (откачка дренажных вод).

При положении “В” переключателя SА6, если вода в баке находится ниже датчика нижнего уровня, то контактыSL1 и SL2 разомкнуты, транзистор VТ3 закрыт, а сигнал включения электродвигателя М от насоса с резистора R22 через диод VD13 и резистор R6 подается на затвор транзистора VТ3. Этот транзистор открывается с выдержкой времени, устанавливаемой цепочкой R6 - C6 (от 2 до 30с), и открывает транзистор VТ4. Это приводит к срабатыванию промежуточного реле КV, включающего своим контактом КV:1 магнитный пускатель КМ, а следовательно, и электродвигатель М насоса. Включение электродвигателя М запоминается и поддерживается с помощью ячейки памяти образованной диодом VD7, так как через этот диод поступает на затвор транзистора VТ3 отрицательный потенциал.

При достижении водой датчика верхнего уровня ею замыкаются контакты SL1 этого датчика, и сигнал подается на транзистор VТ6, который открывается, закрывает транзистор VТ7 и открывает транзисторы VТ11 и VТ12. На коллекторе последнего увеличивается отрицательный потенциал, который через диоды VD14 и VD8 закрывает транзистор VТ14. В связи с этим катушка промежуточного реле КV обесточивается и с помощью магнитного пускателя КМ выключает электродвигатель М насоса, который остается отключенным до тех пор, пока уровень воды в баке не, опустится ниже контактов SL2, после чего цикл работы насосной установки повторяется.

В режиме дренажа (SА6 - в положении “Д”) автоматическое включение электродвигателя М насоса производится контактами SL1 датчика верхнего уровня., а отключение - контактами SL2 датчика нижнего уровня.

В режиме автоматического управления по давлению вместо ячейки ЯУУ устанавливают ячейку ЯУД с реле давления SР. В эту ячейку входят: формирователь времязадающих импульсов, счетчик импульсов и схема совпадения. Все эти узлы собраны на логических элементах - триггерах и элементах И-НЕ.

При снижении уровня, а, следовательно, и статического давления воды, контакты реле давления SР замыкаются и подают отрицательный потенциал питания. Начинают работать генератор и счетчик импульсов ячейки ЯУД. Через определенное число импульсов (осуществляющих выдержку времени на включение электродвигателя М насоса не более 15 мин) с выхода “Вых.” ячейки ЯУД на базу транзистора VТ4 подается сигнал положительной полярности (через диод VD8). Этот транзистор открывается, включается промежуточное реле КV, срабатывает магнитный пускатель KM и запускается электродвигатель М насоса.



Рисунок 2 - Принципиальная схема и схема включения станции “Каскад”

При работе последнего давление повышается, и контакты реле давления SР размыкаются, на отрицательный потенциал питания ячейки ЯУД теперь подается через транзистор VТ4 и диод VD15. Через определенное время (устанавливается в пределах до 90 минут специальным задающим устройством в ячейке ЯУД) сигнал на выходе “Вых.” исчезает, транзистор VТ4 закрывается, и промежуточное реле KV отключает магнитный пускатель КМ и электродвигатель М насоса. После снижения давления воды процесс повторяется.

В режиме местного включения (универсальный переключатель SА5 -переводят в положение “I”) или телемеханическом (SА5 - в положение “ДУ”) отрицательный потенциал подается непосредственно или через контакты промежуточного реле КV2 на затвор транзистора VТ3, открывает его и транзистор VТ4. Далее схема работает аналогично работе от датчиков уровня воды.

При местном отключении универсальный переключатель SА5 переводят в положение “0”. В этом случае как и телемеханическом отключении контактами промежуточного реле КV1, отрицательный потенциал подается на транзистор VТ4 и закрывает его, что приводит к отключению промежуточного реле КV, магнитного пускателя КМ и электродвигателя М насоса.

В схеме предусмотрена защита электродвигателя при перегрузке, неполнофазном режиме, коротком замыкании и “сухом ходе” - работе электродвигателя без воды.

При ненормальных режимах повышается напряжение на потенциометре R и это напряжение через цепочку выдержки времени R1-С1, обратно пропорциональную значению вышеуказанного напряжения на потенциометре R, подается на затвор транзистора VT1, открывая его и транзистор VТ2. В связи с этим отрицательный сигнал через диоды VD3 и VD8 закрывает транзистор VТ4 и в результате отключается электродвигатель М насоса (одновременно загорается сигнальная лампа НL5 - “Перегрузка”). Автоматическое повторное включение электродвигателя насоса предупреждает имеющаяся в схеме цепь обратной связи, состоящая из резистора R4 и диода VD2.

Защита электронасоса от сухого хода осуществляется с помощью датчика наличия воды SL3 в скважине и полупроводникового преобразователя сигнала. При нормальной работе насоса датчик SL3 омывается водой, и его контакты замкнуты. Если вода в скважине отсутствует, контакты SL3 размыкаются, транзистор VТ5 закрывается, а транзистор VТ9 и VТ10 -открываются. Отрицательный потенциал через транзистор VТ10 и диоды VD4, VD8 закрывает транзистор VТ4, что приводит к отключению электродвигателя М насоса (загорается сигнальная лампа НL4 “Сухой ход”). Этот сигнал запоминается. При появлении воды открывается транзистор VТ5, транзисторы VТ9 и VТ10 остаются открытыми за счет обратной связи через диод VD12.

В связи с этим предупреждается автоматическое повторное включение электродвигателя М насоса. Этот электродвигатель может быть повторно включен оперативным персоналом лишь после выяснения и устранения причин его отключения.

Порядок работы устройства “Каскад”

Автоматическое управление по уровню

1 - Режим водоподъема

Для включения устройства в работу необходимо:

- переключатель SА5 “Режим работы” установить в положение “АУ”;

- включить автоматический выключатель QF2.

При отсутствии воды в баке водонапорной башни (контакты КВУ и КНУ датчика уровней не омываются водой) произойдет включение электронасоса. При достижении уровня воды контакта КВУ электронасос отключится. В дальнейшем циклы включения - отключения электронасоса в зависимости от уровня воды в баке водонапорной башни будут автоматически повторятся.

2 - Режим дренажа

Для включения устройства в работу необходимо:

- переключатель SА5 “Режим работы” установить в положение “АУ”;

- включить автоматический выключатель QF2.

Если уровень дренажных вод в скважине достигает контакта КВУ, включается электронасос. При понижении уровня дренажных вод ниже контакта КНУ произойдет отключение электронасоса. Повышение уровня дренажных вод сопровождается повторением цикла работы устройства.

3 - Местное управление

- Местное управление электронасосом осуществляется с ящика управления. Для остановки электронасоса необходимо перевести переключатель SА5 “Режим работы” в положение “0”, для включения в положение “1”.

- Контроль за работой электронасоса производить по амперметру РА2, установленному на ящике управления.

- При наличии аварийного режима происходит автоматическое отключение электронасоса и на ящике управления загорается лампа НL4 “Сухой ход” или НL5 “Перегрузка” (в зависимости от характера аварийного режима).

Для включения устройства, в работу после аварийного отключения необходимо:

- отключить устройство от питающей сети с помощью автоматического выключателя QF2;

- устранить причину аварии;

- включить автоматический выключатель QF2.

ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА

На рабочем месте находятся:

- станция управления “Каскад”;

- датчики уровня воды;

- устройство токовой нагрузки для исследования защитных функций станции управления погружными электродвигателями;

- секундомер;

- прибор Ц4300;

- электродвигатель типа 4А, Р = 1,1кВт;

- соединительные провода.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Изучить схему станции управления погружными электродвигателями типа “Каскад”, исследовать их работу и защитные функции.

2. Освоить методику настройки защит станции управления “Каскад” и поиска возможных неисправностей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить принципиальную схему станции управления погружными *электродвигателями типа “Каскад” (рисунок 2).

2. Произвести настройку уставки защиты по реальному номинальному току (I_НОМ) двигателя по следующей методике.

2.1. Собрать электрическую схему подключения (рисунок 3).

2.2. Установить переключатель SА5 - “Режим работы” в положение “1” при местном управлении (рисунок 2).

2.3. Установить перемычку в гнезда “Настройка защиты” блока БОН 9201.

2.4. Подключить прибор Ц4300 с пределом измерения до 30В постоянного тока к гнезду “0” и левому гнезду “Настройка защиты” блока БОН 9201.

2.5. Включить автоматический выключатель QF1 щита №4, убедиться, что загорелась лампочка “Сеть”. Запустить электродвигатель, включив автоматический выключатель QF2 - “Напряжение”.

2.6. Медленно вращая потенциометр “Уставка защиты” добиться срабатывания защиты от перегрузки (загорается сигнальная лампа HL5 - “Перегрузка”) электродвигатель отключается. Записать величину напряжения срабатывания по прибору Ц4300.

2.7. Выключить автоматические выключатели QF1 и QF2 - “Напряжение”. Снять перемычку с гнезд “Настройка защиты”.

2.8. Включить автоматические выключатели QF1, QF2 - “Напряжение”, установить потенциометром “Уставка защиты” напряжение в 1,23 раза меньше, чем напряжение, замеренное в п.6. Этим достигается настройка тока срабатывания защиты 1,35I_НОМ.

Рисунок 3 - Схема подключения устройства “Каскад”

2.9. Выключить автоматические выключатели QF1 и QF2 - “Напряжение”, установить переключатель SA5 - “Режим работы” в положение “0”.

3. Исследовать защитные функции станции управления погружными электродвигателями “Каскад” по следующей методике.

3.1. Собрать схему для исследования защитных функций станции управления “Каскад” (рисунок 4).

3.2. Установить переключатель SА5 - “Режим работы” в положение “1” при местном управлении (рисунок 2).

3.3. Включить автоматический выключатель QF1, установив перед этим рукоятку ЛАТРа в нулевое положение (вольтметр РV1 показывает “0”).

3.4. Включить тумблер SА4, рукояткой ЛАТРа установить по амперметру РА1 ток перегрузки I_ПЕР = 1,35I_НОМ. Включить электронный секундомер.

3.5. После срабатывания защиты (загорается сигнальная лампа HL5 - “Перегрузка”) снять показания секундомера, вольтметра РV1 и амперметра РА1.

Рисунок 4 - Схема исследования защитных функций станции управления “Каскад”

3.6. Отключить схему от сети вводным автоматическим выключателем QF1, тумблер SA4 установить в положение “Выключен”.

3.7. Сравнить полученное в опыте время срабатывания защиты с указанным значением в таблице 2 для той же кратности перегрузки.

3.8. Если время срабатывания защиты, полученное в опыте больше допускаемых пределов, указанных в таблице 2, следует произвести перестройку защиты (п.п.2.1…2.9.). После настройки защиты ее следует вновь опробовать (п.п.3.1…3.5.).

4. Исследовать работу станции управления “Каскад” в режиме “Дренаж”, имитируя наполнение и опорожнение скважины с помощью тумблеров SA1…SA3.

4.1. Собрать электрическую схему (рисунок 5).

4.2. Переключатель SA5 - “Режим работы” установить в положение “АУ” (автоматическое управление), тумблеры SA1, SА2, SА3 в положение “Выключен”. Подать напряжение, включив автоматические выключатели QF1, QF2 (рисунок 2).

4.3. Тумблер SA3 поставить в положение “Включен”, при этом загорается сигнальная лампа HL3 (имитируется заполнение скважины водой и замыкание водой контактов датчика сухого хода “СХ”), электродвигатель насоса не включается.

4.4. Тумблер SA2 поставить в положение “Включен”, при этом загорается сигнальная лампа HL2 (имитируется заполнение скважины водой и замыкание водой контактов датчика нижнего уровня “НУ”), электродвигатель насоса не включается.

4.5. Тумблер SА1 поставить в положение ”Включен”, при этом загорается сигнальная лампа HL1 (имитируется заполнение скважины водой и замыкание водой контактов датчика верхнего уровня “ВУ”), включается электродвигатель насоса.

4.6. Через определенное время (10с) тумблер SА1 поставить в положение “Выключен”, гаснет лампа “HL1” (имитируется опорожнение скважины и размыкание контактов датчика “ВУ”), электродвигатель насоса не отключается.

4.7. Тумблер SА2 (через 10с) поставить в положение “Выключен”, гаснет лампа “HL2” (имитируется опорожнение скважины и размыкание контактов датчика “НУ”), электродвигатель насоса отключается.

Повышения уровня дренажных вод в скважине сопровождается повторением цикла работы устройства.

4.8. Проверить срабатывание защиты от сухого хода электронасоса, для чего:

- тумблер SА2 поставить в положение “Включен”, тумблер SА3 в положение “Выключен”, при этом загораются сигнальные лампы HL2, HL4 (имитируется опорожнение скважины, размыкание контактов датчика “СХ”, несрабатывания контакта датчика “НУ”, аварийный режим - “сухой ход”), электродвигатель насоса отключается.

Рисунок 5 - Схема подключения станции управления “Каскад” для исследования ее работы в режиме “Дренаж”

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по работе должен содержать:

- наименование работы и ее цель;

- технические характеристики станции управления погружными электродвигателями “Каскад”;

- электрические схемы;

- записи по выполненным опытам в соответствии с разделом “Порядок выполнения работы”;

- выводы о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Назначение, устройство и принцип действия устройства “Каскад”.

Технические характеристики станции управления “Каскад”.

Защитные характеристики станции управления “Каскад”.

Работа схемы в разных режимах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Варварин В. К., Койлер В. Я., Панов П. А. Наладка электрооборудования. Справочник -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Россельхозиздательство, 1984 - 349 с.

2. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. М.: Энергия, 1981. - 200с.

3. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Ильяшов В.П. Конденсаторные установки промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Мельников Н.А. Реактивная мощность в электрических сетях. М.: Энергия, 1975.

6. Поспелов Г.Е. и др. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд., 1983 - 112с., ил.

7. Кокорев А.С. Контроль и испытание электрических машин, аппаратов и приборов. - М.: Высш. Шк., 1990.

8. Разгрузчик автомобилей У15 - УРВС. Паспорт и инструкция по эксплуатации У15 - УРВС ПС.

9. Рапутов Б.М. Эксплуатация аппаратуры автоматики сельскохозяйственных электроприводов. М.: “Колос”, 1977.

10. Варварин В.К. и др. Наладка электрооборудования. Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Россельхозиздат, 1984 - 349с., ил.

11. Е.А. Каминский. Практические приемы чтения схем электроустановок. Энергоатомиздат, м.,1988ю

12. В.М. Камнев. Чтение схем и чертежей электроустановок. Высшая школа, М., 1990.

13. С.Т. Усатенко, Т.К. Коченюк, М.В. Терехова. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Издательство стандартов, М., 1989.

14. Стандарты ЕСКД.

15. Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. - Ставрополь, 1996. - 320с., 58 ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

16. Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. - М.: ВО Агропромиздат, 1990.

17. Намитков К.К. и др. Плавкие предохранители. - М.: Энергия, 1979.

18. Кокорев А.С. Контроль и испытание электрических машин, аппаратов и приборов. М.: Высш. шк., 1990.

19. Нормативные основы устройства и эксплуатации электроустановок. Нормативно-технический сборник. - Барнаул, 2002.- 976с.

20. Варварин В.К., Койлер В.Я., Панов П.А., Наладка электрооборудования, Справочник 2-е изд.- М; Россельхоздат,1984-349с.

21. Справочник энергетика строительной организации. В 2т. Т.1. Электроснабжение строительства / В.Г. Сенчев, А.К. Азаров, В.С. Аушев и др.; под ред. В.Г. Сенчева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 640с.: ил. - ( Справочник строителя).

22. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2т. / Под общ. ред. А.А. Федорова. Т.2. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 592с.; ил.

23. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 464с.: ил. - (Электроустановки промышленных предприятий / Под общ. ред. Ю.Н. Тищенко и др.).

24. Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. - Ставрополь, 1996. - 320с., 58 ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

25. Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. - М.: ВО Агропромиздат, 1990.

26. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1982.

27. Мусин А.М. Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты. - М.: Колос, 1979.

28. Пястолов А.А. и др. Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования. - М.: Колос, 1976.

29. Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. - Ставрополь, 1996. - 320с., 58 ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

30. Пястолов А.А. и др. Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования. - М.: Колос, 1976.

31. Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. - М.: ВО Агропромиздат, 1990.

32. Торопцев Н.Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором. - 3-е изд., доп. - М.: Энергия, 1979. - 80 с., ил. - (Б-ка электромонтера. Вып. 487).

33. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств: Учебник для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 368 с., ил.

34. Михальчук А.Н. Спутник сельского электрика. Справочник. - М.: Росагропромиздат, 1989.

35. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины. - М.: Высшая школа, 1990.

36. Варварин В.К., Койлер В.Я., Панов П.А. Наладка электрооборудования. Справочник.-М.;Россельхозиздат, 1984.

37. Забокрицкий Е.И., Холодовский Б.Д., Митченко А.И. Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматики. - Киев.: Наукова думка, 1985.

38. Амосов Б.В. Устройство и эксплуатация сварочных генераторов и трансформаторов. М.Л.: - Госэнергоиздат, 1960.

39. Резницкий А.М., Коцюбинский В.С. Ремонт и наладка электросварочного оборудования. М.: “Машиностроение”, 1991.

40. Оборудование для дуговой сварки. Справочное пособие (Под ред. В.В. Смирнова). Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд. 1986.

41. Пястолов А.А., Мешков А.Д., Вахрамеев А.Л. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Колос, 1981.

42. Костенко С.И., Хан Д.М. Эксплуатация погружных насосов. - М.: Россельхозиздат, 1977.

Размещено на Allbest.ru

...