1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить назначение, устройство, принцип действия, особенности эксплуатации и наладки коммутационно-защитной аппаратуры судовых электроприводов.
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
На лабораторном стенде установлен магнитный пускатель П-3113. Принципиальная схема лабораторной установки показана на рисунке 1.
Питание в схему магнитного пускателя (переменное напряжение 220 В) включается автоматическим выключателем А (рис. 2).
Установочные автоматические выключатели серии А3134, выпускаются на номинальные токи 100, 200, и 600 А. Они предназначены для нечастых коммутаций и защиты электрических цепей 220 В постоянного и 380 В переменного тока от перегрузок и коротких замыканий.
В выключателях на 200 и 600А имеются главные и дугогасительные контакты. При отключении такого автомата размыкаются сначала главные, а за ними дугогасительные контакты, что уменьшает дуговую эрозию главных контактов.
В выключателях на 100 А имеются только главные контакты. При отключении сначала размыкаются нижние (рабочие) части контактов, а затем верхние, что также предотвращает разрушение рабочей поверхности контактов дугой.
Дугогасительное устройство автомата серии A3I34 выполнено в виде деионной решетки. Гашение дуги в такой камере выполняется ее дроблением на ряд мелких и быстро гаснущих дуг.
В выключатели этой серии могут быть встроены тепловые, электромагнитные или комбинированные расцепители (тепловые и электромагнитные совместно). Выключатели А3120, А3130 и А3140, кроме того, могут поставляться с отключающими расцепителями и блок-контактами.
Тепловой расцепитель (Рис.2) состоит из биметаллической пластины 11, нагреваемой током нагрузки. При изгибе пластины винт 10 , укрепленный на ней, повернёт рычаг расцепления 12 и сместит защелку 8 на рычаге 9, что позволит пружине 13 отключить автоматический воздушный выключатель (ABB).
Электромагнитный расцепитель состоит из электромагнита 14, катушка которого включена в шину 2. При токе Iотс якорь 15 притягивается к электромагниту, рычаг 12 поворачивается, смещает защелку 5 — автомат отключается. На рис. 2 показаны также: 1 - основание из пластмассы; 3 - зажим; 4 — стальные пластины дугогасительной решётки; 5 — крышка; б -рукоятка; 7— рычаг; 16— изолированный вал; 17-гибкий проводник; 18 рычаг механизма свободного расцепления, 19, 20 — подвижный и неподвижный контакты.
При эксплуатации следует учитывать, что после срабатывания необходимо дать время (1—3 мин) для остывания биметалла, лишь после этого ABB может быть включён. Уставки автомата - нерегулируемые.
Магнитопровод аппарата состоит из неподвижного ярма 1, на сердечнике которого находится втягивающая катушка 4 поворотного якоря 5. На крайних торцах ярма установлены коротко замкнутые витки 2 — латунные рамки, вставленные в специальные прорези и охватывающие часть магнитопровода.
Отключающей пружины здесь нет, и якорь отпадает от ярма после отключения катушки под действием собственной массы. Такого рода магнитные системы называются неуравновешенными. Во избежание самопроизвольного перемещения отпавшего якоря к ярму, которое может произойти из-за качки судна, магнитная система контактора снабжена защелкой 3.
При подаче напряжения на катушку защёлка под действием потока рассеивания поворачивается против часовой стрелки, сжимая при этом свою пружину, и дает возможность якорю притянуться к ярму. Якорь поворачивает горизонтальный вал аппарата 6. На валу укреплены изолированные от него три подвижных главных контакта 9, снабжённые нажимными пружинами.
Подвижные контакты соединены гибкими медными перемычками 10 с нижними выводными клеммами 12, установленными на изоляционной плите 11, на которой смонтированы также все oстальные детали аппарата. Неподвижные главные контакты 13 соединены с верхними выводными клеммами, которые тоже обозначены на рисунке цифрой 12.
Контакты помещены внутри цементно-асбестной дугогасительной камеры 7, показанной в разрезе. Внутри камеры над контактами вертикально расположены стальные омедненные пластины 5, образующие так называемую деионную решетку. К горизонтальному валу аппарата левее главных контактов прикреплены мостиковые блок-контакты 14.
На рисунке 3 показано устройство теплового реле типа ТРТ.
Для защиты электродвигателей от перегрузки используют тепловое реле. Одним из основных элементов этих реле является биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов с разным коэффициентом линейного расширения. При нагревании пластинка расширяется и изгибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, и воздействует на контактную систему.
Биметаллическая U-образная пластинка инвар-сталь 9, закрепленная на оси 10, при нагревании изгибается и воздействует на пружину 8. Это приводит к повороту вокруг оси 4 уравновешенной изоляционной колодки 7, несущей контактный мостик 6 с серебряными контактами 5. Размыкающие контакты реле размыкаются. Ручной возврат реле в исходное положение может быть осуществлён с помощью кнопки 3 через одну минуту после срабатывания. Самовозврат происходит в течение трех минут. Величину тока уставки, при которой реле срабатывает, можно регулировать с помощью механизма установки 2 путём изменения первоначальной деформации пластины.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Коммутационно-защитная аппаратура предназначена для управления электроприводами и их защиты, включает в себя контакторы, тепловые реле, выключатели, предохранители и применяются в виде комплексных устройств, таких, как магнитные пускатели, магнитные станции.
Для дистанционного управления и защиты нерегулируемых асинхронных электродвигателей применяются магнитные пускатели, в состав которых входят контактор К, тепловые реле РТ и кнопочный пост управления. Магнитным пускателем производится включение асинхронного электродвигателя непосредственно в сеть. Минимальная защита осуществляется катушкой контактора К, защита от перегрузок—тепловым реле РТ, контакты которого включены в цепь катушки К . Время срабатывания реле РТ тем меньше, чем больше ток перегрузки. Так как по катушке протекает переменный ток, магнитопровод контактора выполнен из шихтованного железа для уменьшения потерь на перемагничивание. Синусоидальный магнитный поток:
где Im – амплитуда максимального тока; W – число витков; Rm – магнитное сопротивление магнитопровода; wt – фазный угол, создаёт пульсирующую от нуля до максимального значения электромагнитную силу, действующую на подвижную часть контактора, что вызывает вибрацию контактора. Для устранения вибрации на магнитопроводе имеется короткозамкнутый виток, благодаря которому часть потока сдвинута по фазе относительно основного потока и суммарная электромагнитная сила не снижается до нуля.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Включить автоматический выключатель А и перевести переключатель МП в положение «1». При наличии питания ~220В должны загореться сигнальные лампы HL1 и HL2. Далее установить все тумблера, включающие неисправности в положение «ВЫКЛ» на передней панели стенда. Проверить нормальную работу магнитного пускателя, нажав кнопку «ПУСК» а затем «СТОП».
2. По указанию руководителя (преподавателя), ввести одну из неисправностей. Вновь нажать кнопку «ПУСК» а затем «СТОП». Проанализировать работу магнитного пускателя. Обдумать возможные причины данной неисправности.
3. С помощью замеров напряжения вольтметром V на контрольных точках К1-К5 выявить причину данной неисправности. Объяснить.
5. ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1. Составить схему магнитного пускателя с двумя кнопочными постами (местное и дистанционное управления).
2. Составить схему повторного включения асинхронного двигателя в течении 0,5 с. В случае его остановки, вызванной кратковременным глубоким провалом напряжения.
3. Составить схему магнитного пускателя с двумя видами управления:
РУ – ручное управление ;
АУ – автоматическое управление .
(например, электродвигателем насоса гидрофора с датчиком давления РДК – 57, имеющего два блока: блок низкого давления и блок высокого давления).
4. Составить схему пуска асинхронного двигателя методом переключения со звезды на треугольник.
5. Составить схему автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя.
6. Составить схему реверсивного магнитного пускателя.
7. Составить схему двухскоростного магнитного пускателя
8. Составить схему магнитного пускателя асинхронного электродвигателя с фазным ротором.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. По каким причинам в процессе эксплуатации может не сработать магнитный пускатель при нажатии на кнопку «Пуск»?
2. По каким причинам в процессе эксплуатации магнитный пускатель может не отключиться при нажатии на кнопку «СТОП»?
3. Для чего параллельно кнопке «Пуск» включён замыкающий контакт контактора К ?
4. Для чего в цепь питания катушки включён предохранитель?
5. Для чего на магнитопроводе короткозамкнутый виток?
6. По какой причине срабатывают тепловые реле?
7. Почему тепловые реле установлены только в двух фазах питания асинхронного двигателя?
8. Что такое минимальная и нулевая защита электропривода и как она осуществляется?
Изучить назначение, устройство, принцип действия, особенности эксплуатации и наладки коммутационно-защитной аппаратуры судовых электроприводов.
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
На лабораторном стенде установлен магнитный пускатель П-3113. Принципиальная схема лабораторной установки показана на рисунке 1.
Питание в схему магнитного пускателя (переменное напряжение 220 В) включается автоматическим выключателем А (рис. 2).
Установочные автоматические выключатели серии А3134, выпускаются на номинальные токи 100, 200, и 600 А. Они предназначены для нечастых коммутаций и защиты электрических цепей 220 В постоянного и 380 В переменного тока от перегрузок и коротких замыканий.
Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки
В выключателях на 200 и 600А имеются главные и дугогасительные контакты. При отключении такого автомата размыкаются сначала главные, а за ними дугогасительные контакты, что уменьшает дуговую эрозию главных контактов.
В выключателях на 100 А имеются только главные контакты. При отключении сначала размыкаются нижние (рабочие) части контактов, а затем верхние, что также предотвращает разрушение рабочей поверхности контактов дугой.
Дугогасительное устройство автомата серии A3I34 выполнено в виде деионной решетки. Гашение дуги в такой камере выполняется ее дроблением на ряд мелких и быстро гаснущих дуг.
В выключатели этой серии могут быть встроены тепловые, электромагнитные или комбинированные расцепители (тепловые и электромагнитные совместно). Выключатели А3120, А3130 и А3140, кроме того, могут поставляться с отключающими расцепителями и блок-контактами.
Тепловой расцепитель (Рис.2) состоит из биметаллической пластины 11, нагреваемой током нагрузки. При изгибе пластины винт 10 , укрепленный на ней, повернёт рычаг расцепления 12 и сместит защелку 8 на рычаге 9, что позволит пружине 13 отключить автоматический воздушный выключатель (ABB).
Электромагнитный расцепитель состоит из электромагнита 14, катушка которого включена в шину 2. При токе Iотс якорь 15 притягивается к электромагниту, рычаг 12 поворачивается, смещает защелку 5 — автомат отключается. На рис. 2 показаны также: 1 - основание из пластмассы; 3 - зажим; 4 — стальные пластины дугогасительной решётки; 5 — крышка; б -рукоятка; 7— рычаг; 16— изолированный вал; 17-гибкий проводник; 18 рычаг механизма свободного расцепления, 19, 20 — подвижный и неподвижный контакты.
При эксплуатации следует учитывать, что после срабатывания необходимо дать время (1—3 мин) для остывания биметалла, лишь после этого ABB может быть включён. Уставки автомата - нерегулируемые.
Магнитопровод аппарата состоит из неподвижного ярма 1, на сердечнике которого находится втягивающая катушка 4 поворотного якоря 5. На крайних торцах ярма установлены коротко замкнутые витки 2 — латунные рамки, вставленные в специальные прорези и охватывающие часть магнитопровода.
Отключающей пружины здесь нет, и якорь отпадает от ярма после отключения катушки под действием собственной массы. Такого рода магнитные системы называются неуравновешенными. Во избежание самопроизвольного перемещения отпавшего якоря к ярму, которое может произойти из-за качки судна, магнитная система контактора снабжена защелкой 3.
При подаче напряжения на катушку защёлка под действием потока рассеивания поворачивается против часовой стрелки, сжимая при этом свою пружину, и дает возможность якорю притянуться к ярму. Якорь поворачивает горизонтальный вал аппарата 6. На валу укреплены изолированные от него три подвижных главных контакта 9, снабжённые нажимными пружинами.
Подвижные контакты соединены гибкими медными перемычками 10 с нижними выводными клеммами 12, установленными на изоляционной плите 11, на которой смонтированы также все oстальные детали аппарата. Неподвижные главные контакты 13 соединены с верхними выводными клеммами, которые тоже обозначены на рисунке цифрой 12.
Рис. 2. Автоматический выключатель КШ-34
Контакты помещены внутри цементно-асбестной дугогасительной камеры 7, показанной в разрезе. Внутри камеры над контактами вертикально расположены стальные омедненные пластины 5, образующие так называемую деионную решетку. К горизонтальному валу аппарата левее главных контактов прикреплены мостиковые блок-контакты 14.
На рисунке 3 показано устройство теплового реле типа ТРТ.
Для защиты электродвигателей от перегрузки используют тепловое реле. Одним из основных элементов этих реле является биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов с разным коэффициентом линейного расширения. При нагревании пластинка расширяется и изгибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, и воздействует на контактную систему.
Рис. 3. Тепловое реле типа ТРТ
Биметаллическая U-образная пластинка инвар-сталь 9, закрепленная на оси 10, при нагревании изгибается и воздействует на пружину 8. Это приводит к повороту вокруг оси 4 уравновешенной изоляционной колодки 7, несущей контактный мостик 6 с серебряными контактами 5. Размыкающие контакты реле размыкаются. Ручной возврат реле в исходное положение может быть осуществлён с помощью кнопки 3 через одну минуту после срабатывания. Самовозврат происходит в течение трех минут. Величину тока уставки, при которой реле срабатывает, можно регулировать с помощью механизма установки 2 путём изменения первоначальной деформации пластины.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Коммутационно-защитная аппаратура предназначена для управления электроприводами и их защиты, включает в себя контакторы, тепловые реле, выключатели, предохранители и применяются в виде комплексных устройств, таких, как магнитные пускатели, магнитные станции.
Для дистанционного управления и защиты нерегулируемых асинхронных электродвигателей применяются магнитные пускатели, в состав которых входят контактор К, тепловые реле РТ и кнопочный пост управления. Магнитным пускателем производится включение асинхронного электродвигателя непосредственно в сеть. Минимальная защита осуществляется катушкой контактора К, защита от перегрузок—тепловым реле РТ, контакты которого включены в цепь катушки К . Время срабатывания реле РТ тем меньше, чем больше ток перегрузки. Так как по катушке протекает переменный ток, магнитопровод контактора выполнен из шихтованного железа для уменьшения потерь на перемагничивание. Синусоидальный магнитный поток:
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Включить автоматический выключатель А и перевести переключатель МП в положение «1». При наличии питания ~220В должны загореться сигнальные лампы HL1 и HL2. Далее установить все тумблера, включающие неисправности в положение «ВЫКЛ» на передней панели стенда. Проверить нормальную работу магнитного пускателя, нажав кнопку «ПУСК» а затем «СТОП».
2. По указанию руководителя (преподавателя), ввести одну из неисправностей. Вновь нажать кнопку «ПУСК» а затем «СТОП». Проанализировать работу магнитного пускателя. Обдумать возможные причины данной неисправности.
3. С помощью замеров напряжения вольтметром V на контрольных точках К1-К5 выявить причину данной неисправности. Объяснить.
5. ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1. Составить схему магнитного пускателя с двумя кнопочными постами (местное и дистанционное управления).
2. Составить схему повторного включения асинхронного двигателя в течении 0,5 с. В случае его остановки, вызванной кратковременным глубоким провалом напряжения.
3. Составить схему магнитного пускателя с двумя видами управления:
РУ – ручное управление ;
АУ – автоматическое управление .
(например, электродвигателем насоса гидрофора с датчиком давления РДК – 57, имеющего два блока: блок низкого давления и блок высокого давления).
4. Составить схему пуска асинхронного двигателя методом переключения со звезды на треугольник.
5. Составить схему автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя.
6. Составить схему реверсивного магнитного пускателя.
7. Составить схему двухскоростного магнитного пускателя
8. Составить схему магнитного пускателя асинхронного электродвигателя с фазным ротором.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. По каким причинам в процессе эксплуатации может не сработать магнитный пускатель при нажатии на кнопку «Пуск»?
2. По каким причинам в процессе эксплуатации магнитный пускатель может не отключиться при нажатии на кнопку «СТОП»?
3. Для чего параллельно кнопке «Пуск» включён замыкающий контакт контактора К ?
4. Для чего в цепь питания катушки включён предохранитель?
5. Для чего на магнитопроводе короткозамкнутый виток?
6. По какой причине срабатывают тепловые реле?
7. Почему тепловые реле установлены только в двух фазах питания асинхронного двигателя?
8. Что такое минимальная и нулевая защита электропривода и как она осуществляется?
