Характеристика апаратури керування та захисту.

Електричними апаратами називають електротехнічні пристрої для керування, контролю, регулювання та захисту електричних машин, а також для встановлення різних режимів роботи технологічного устаткування.

За призначенням електричні апарати поділяються:

пускорегулюючі - для пуску, реверсування, регулювання частоти обертання, регулювання струму, напруги двигунів та ін.;

контролюючі - для нагляду за параметрами електричних кіл, які залежно від порушення технологічного процесу подають імпульс на спеціальні прилади або вимикають устаткування.

За способом дії електричні апарати поділяються на контактні і безконтактні.

Апаратура, що застосовується для керування електроустановками, має назву комутаційної апаратури. До неї належать вимикачі, рубильники, перемикачі, контактори, магнітні пускачі, автоматичні вимикачі.

Апаратуру для вимикання електроустановок при струмових перевантаженнях і коротких замиканнях називають захисною апаратурою. До неї належать, наприклад, автоматичні вимикачі, магнітні пускачі, одночасно комутаційні і захисні.

Розрізняють неавтоматичні і автоматичні комутаційні апарати.

Неавтоматичні комутаційні апарати (апарати ручного керування): кнопкові, важільні, поворотні, пакетні вимикачі, рубильники, перемикачі, реостати, контролери, пульти.

До автоматичних комутаційних апаратів належить реле, контактори, магнітні пускачі.

До апаратури керування електроустановками становлять такі загальні вимоги: надійність дії, безпека обслуговування, тривалий строк служби, простота виготовлення, монтажу та експлуатації, невеликі габарити, мале споживання електричної енергії самими апаратами, невисока вартість.

2.3.1 Автоматичні вимикачі

Призначення: Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних кіл від струмів короткого замикання, перевантаження або недопустимого зниження напруги, а також для нечастого оперативного вмикання та вимикання електричних кіл постійного та змінного струмів.

Автоматичні вимикачі розрізняють за: номінальним струмом,

номінальним струмом розчиплювача, видом струму (постійного або змінного), кількістю полюсів.

Будова: автоматичні вимикачі складаються з таких основних елементів: контактної системи(3), механізмів вільного

максимальних і допоміжних розчиплювачів струму,

мінімальних розчиплювачів напруги та ін.

Основним елементом автоматичного вимикача є

розчиплювач(1, 5), який забезпечує вмикання та

вимикання контактів. Він може бути

електромагнітним(1), тепловим(5) і

напівпровідниковим.

Електромагнітний розчиплювач - це електромагнітне

реле максимального струму з механізмом вимикання.

Якщо струм в електричному колі, яке захищається автоматичним вимикачем, перевищує визначену величину, то реле максимального струму спрацьовує і через механізм вимикання розімкне головні контакти автомата.

Тепловий розчиплювач(5) - це біметалева пластина(6), яка є механізмом вимикання автомата. Вона складається з двох різнорідних металів із різними коефіцієнтами лінійного розчеплення.

Принцип дії: при нагріванні пластина буде вигинатись в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення і таким чином подіє на механізм вимикання автомата. Нагрівання може здійснюватися внаслідок безпосереднього проходження електричного струму, що перевищує мінімальний, через біметалеву пластину або від нагрівача, розташованого поряд з пластиною.

Під час розмикання автоматичного вимикача між його контактами виникає електрична дуга. Якщо автоматичний вимикач спрацьовує при великих струмах перевантаження, це може призвести до замикання дуги між контактами різних фаз і виходу автоматичного вимикача з ладу. Щоб запобігти цьому в автоматичних вимикачах застосовують дугогасильні пристрої, які розділяють контакти різних фаз. Під дією електромагнітних сил електрична дуга розтягується вздовж пластин дугогасильного пристрою, стикаючись з їхньою холодною поверхнею, охолоджується і гасне. Розглянемо будову і принцип дії автоматичних вимикачів серії ПАР. Їх випускають на номінальний струм 6, 3 А та 10 А. Встановлюють в основу різьбового запобіжника замість пробкового. У цих вимикачах використано комбінований розчиплювач (електричний і тепловий). Шлях проходження електричного струму від електричної мережі до електроспоживача такий: Центральний контакт, нерухомі контакти, рухомі контакти, тепловий розчиплювача (біметалева пластина і гнучкий провідник), електромагнітний розчиплювач (обмотка реле

максимального струму), різьбова частина цоколя. При довготривалому

перевантаженні в електропроводці (декілька секунд) струм проходить

через біметалеву пластину, нагріває її, і пластина вигинаючись,

зміщується вліво, при цьому двоплечовий важіль зіскакує зі шплінта,

переміщується по похилому отвору, внаслідок чого автомат вимикається.

При коротких замиканнях сила струму різко підвищується і стає достатньою для спрацювання реле максимального струму. Осердя електромагніта вимикається, важіль відсічки повертається і вивільняє двоплечовий важіль, внаслідок чого автомат миттєво вимикається відсічкою.

Вмикається автоматний вимикач вручну натискуванням на кнопку. Вимикається кнопкою. При натискуванні цієї кнопки на важіль відсічки вивільняється двоплечовий важіль, внаслідок чого контакти автомата розмикаються.

2.3.2 Запобіжники

Призначення: Запобіжники - це комутаційний електричний апарат, призначений для автоматичного вимикання електричного кола, і що захищається. У запобіжнику спеціально передбачено для цього струмоведуча частина, яка руйнується при проходженні по ній струму визначеної величини. Запобіжник - це апарат захисту електричних установок при аварійних режимах.

Основний елемент запобіжника - плавка вставка, яку виготовляють з каліброваного дроту або пластини. Пластина має звуження, розраховані на номінальний струм запобіжника.

Будова:

струмах перевантаження у місцях звуження плавка вставка нагрівається до температури плавлення і перегорає.

Матеріалом для плавкої вставки служить цинк, мідь, сплави свинцю з оловом.

Принцип дії: При струмах перевантаження у місцях звуження плавка вставка нагрівається до температури плавлення і перегорає.

Для зменшення часу горіння електричної дуги при перегоранні плавкої вставки корпус запобіжника виготовляється із газогенеруючого матеріалу - фібри. Гасіння дуги здійснюється газами, що виділяються з

фібри. Особливо поширені запобіжники, в яких для швидкого гасіння дуги вільний простір у корпусі заповнюють кварцовим піском.

Розрізняють плавкі запобіжники з великою тепловою інерцією та без інерційні. Інерційні запобіжники витримують значні короткочасні перевантаження струму, що забезпечуються свинцевим струмопровідним

мостиком, мають значну обмежену здатність до перевантаження, що є результатом використання в них мідних струмопровідних мостиків.

2.3.3 Магнітні пускачі.

Призначення: Магнітні пускачі призначені для дистанційного керування захисту від

перевантажень трифазних асинхронних двигунів з коротко замкнутим ротором. Потужністю до 2000 кВт. Частота вмикання магнітного пускача складається із двох основних вузлів: електромагніта та контактної групи. Електромагніт зроблений у вигляді сердечника, що складається з двох частин та котушки, яка розрахована на деяку напруженість. Найбільше використання отримав магнітний пускач серії ПМЕ; ПМА; ПА. Усі магнітні пускачі діляться на 7 величин від 0 до 5. Під величиною магнітного пускача розуміють найбільше значення струму, який проходить через

головні пакети пускача.

Маркіровка магнітного пускача - це літерно-цифровий код. Після літер, які вказують на серію пускача, йдуть 3 цифри: 1 цифра - величина пускача;

2 цифра - виповнення пускача за ступінню захисту від навколишнього середовища (1 - відкрите; 2 - захищене; 3 - пилеводозахищене).

3 цифра - електричне виконання (1 - нереверсивний пускач без

теплових реле; 2 - нереверсивний пускач з тепловим реле; 3 –

реверсивний пускач без теплового реле; 4 - реверсивний пускач з тепловим реле).

Будова: Магнітний пускач серії ПМЕ - складається з пластмасового корпусу дві частини якого з'єднуються чотирма гвинтами. В середині корпусу розміщена електромагнітна система складена з нерухомого сердечника і рухомого якоря і обмотки розміщеної на пластмасовому корпусі.

Рухомий якір з'єднується з пластмасовою траверсою за допомогою шпонки. На траверсі зроблені контактні мостики з рухомими

контактами. Контакти для підвищення стійкості проти спрацьовування роблять сферичної форми. У ряді випадків поверхності контактів покриваються сріблом. Плавність замикання контактів і необхідні зусилля забезпечують пружинним амортизатором.

Принцип дії: при проходженні через обмотку пускача струму рухомий якір пересовується до основного сердечника, а разом з ним замикаються контакти. Як тільки струм закінчує поступати на котушку, якір. повертається в початкове положення під дією пружини. Для усунення вібрації контактів використовують демпфер.

2.3.4Теплове реле.

Призначення: Теплові реле використовуються для захисту електродвигунів від струму перевантаження.

Будова: Головним елементом реле є біметалева пластина яка при нагріванні вигинається та переводить контактну систему в виключене або включене положення. Біметалевий елемент - це двошарова пластина зроблена з металів, які мають різні температурні коефіцієнти лінійного розширення. При нагріванні шар термоактивного металу інтенсивно збільшується у ширині, в той же час

шар термоінертного металу майже не деформується. Шари біметалевої пластини дуже добре зв'язані між собою. У самій пластині один край дуже міцно закріплений, а інший край вільний.

В якості термоінертного металу використовують сплав нікелю зі сталлю. В якості термоактивного - латунь та інші сорти сталі.

Принцип дії: При проходженні струму через нагрівальний елемент, значення якого вище номінального струму електродвигуна, виробляється така кількість теплоти при якій

незакріплений край біметалевої пластини вигинається у сторону металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення. При цьому натискає на регулюючий гвинт та виводить з зціплення защіпку. У цей час під дією пружини верхній край важеля

піднімається та розмикає контакти, таким чином розмикається коло котушки магнітного пускача. Кнопка служить для ручного встановлення важеля в початкове положення після спрацювання реле.

2.4 Основні пошкодження апаратів керування, та захисту, та

їх усунення.

Серед різних електрообладнань промислових підприємств, найбільш широке поширені комутаційні апарати й апарати захисту. До апаратури

керування та захисту електроустановок ставлять такі загальні вимоги:

надійність дії, безпека обслуговування.

Таблиця 2.1 Несправності контакторів і магнітних пускачів і способи їхнього усунення

Таблиця 2.2 Несправності електро-теплових реле

Ремонт апаратури захисту.

Запобіжники.

Найбільш частішими пошкодженнями пластичного запобіжника являються: оплавлення гвинтів та зажимів внаслідок їх перегріву, розрухи, тріщини або появи нагару ізоляційної плити і перегорання плавких вставок. Контактну частину запобіжника, при появі слідів копоті, ремонтують зачисткою, стальною щіткою та шліфовкою абразивної шкурки до повного знищення слідів.

В трубчатих запобіжниках типу СПО перевіряють стан фарфорового патрону, на якому недопустимо з’явлення тріщин. Патрон в цьому випадку замінюють новим. Потрібно слідкувати, щоб ніж зажимався на трубці по полосці азбесту. А для трубчатих запобіжників типа ПР-1 та ПР-2 після з’явлення тріщин на фібровому патроні

запобіжник замінюють новим. В запобіжниках з заповненням типу ПН-2 фарфоровий патрон, маючий сколи або тріщини, також замінюють новим.

Ремонт більш складних пошкоджень не економічний. Запобіжники в цьому випадку замінюють новими

2.5. Монтаж апартів керування та захисту.

Автоматичні вимикачі

Монтаж:. Сучасні автоматичні вимикачі з номінальними струмами від 6 до 63 А, як вітчизняні, так і імпортні мають такі форму і розмір, які дозволяють компактно встановлювати їх в електрошафу рядами один біля іншого.Причому, оскільки вимикачі бувають однополюсні, двополюсні і триполюсні, то їх ширина виконується кратній ширині однополюсного вимикача. Наприклад, триполюсний прилад в три рази ширше однополюсного. Це дозволяє для підключення всіх вимикачів на фазні дроти використовувати спільну шину (гребінку). Монтаж в цьому випадку виявляється надійнішим. Завдяки уніфікованому механізму кріплення вимикачів на так звану DIN-рейку шириною 35 мм, збірка цих пристроїв на панелі електрощита або в електрошафі значно полегшується і не вимагає вживання гвинтів, саморезів і спеціальних інструментів.

Запобіжники

Монтаж. Запобіжники розташовують на стіні, сталевій рамі, а також на цоколі з швелера або двох косинців, дотримуючи наступні вимоги: патрони повинні входити в губки встановлених запобіжників м'яко і без перекосів (відхилення подовжньої осі кожної пари контактних губок уздовж патрона не повинне перевищувати ±0, 5 мм); покажчики спрацьовування патронів запобіжників мають бути обернені вниз і добре видні обслуговуючому персоналу; патрони повинні вкладатися в тримачі і витягуватися з них з чималим зусиллям; замки запобіжників повинні міцно утримувати патрон від випадання його при електродинамічних зусиллях, що створюються струмами короткого замикання. Запобіжники заземляють, приєднуючи заземляючу шину до фланців опорних ізоляторів, рами або металевої конструкції, на яких вони встановлені.

Магнітні вимикачі

Монтаж. Перед монтажем пускозахисну апаратуру (до 1000 В) піддають ревізії, яка полягає в очищенні апаратів від пакувального матеріалу, продуванню стислим повітрям і усунення дрібних дефектів, виявлених при огляді. Якщо електродвигуни встановлюють в безпосередній близькості один від одного, їх пускозахисну апаратуру в МЕЗ збирають у вузли і блоки, регулюють, випробовують і доставляють до місця установки. Такий метод монтажу прискорює і здешевлює роботи на об'єкті. Пускозахисну апаратуру вмонтовують на стінах, колонах, стійках, а також на станинах верстатів і агрегатів. Кріпильні конструкції вмазують, пристрілюють або встановлюють на хомутах, а потім до них кріплять апарати. Перед закріпленням магнітних пускачів потрібно переконатися в правильності їх установки (відхилення корпусу пускача від вертикалі допускається не більш 5°). Рухливі і поворотні частини апаратів повинні переміщатися без заїдання, а сердечники електромагнітів щільно прилягати один до одного. Закріплюють пускач гвинтами до монтажної плити або кожуха. Проводять монтаж дротів ланцюгів управління відповідно до необхідної схеми.

У період між ремонтами проводиться технічне обслуговування електропристроїв, яке є комплексом операцій або операцією по підтримці працездатності або справності пристрою при користуванні за призначенням, чеканні, зберіганні і транспортуванні. Пристрій при цьому не розбирається.