Устройства защиты крановых электроприводов. Защитное устройство в электроприводах


3. Аппаратура защиты электроприводов.

Реле — автоматически действующий аппарат, замыкающий и размыкающий контакты при определенном управляющем воздействии (электрическом, магнитном, механическом, тепловом и др.).

Реле управления и защиты предназначены для контроля и управления работой электропривода механизмов крана.

Промежуточные реле используют в том случае, когда для управления электрическими цепями у основного реле, например реле тока, нагрузочная способность контактов или число их недостаточны.

Реле времени служит для обеспечения необходимой в системах автоматического управления, например, электродвигателями механизмов крана, выдержки времени.

Реле напряжения предназначены для защиты электро- двигателей от пониженного напряжения, а также от самопроизвольного пуска после перерыва в энергоснабжении (нулевой защиты).

Реле максимального тока служит для защиты электродвигателей постоянного и переменного тока от недопустимо большой силы тока и токов короткого замыкания.

Тепловое реле служит для защиты электродвигателей от перегрузки при длительных действующих токах силой, составляющей НО—120% номинальной силы тока. 

Реле скорости (рис. 48) служит для автоматического управления электродвигателями в зависимости от частоты вращения.

магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления защиты от перегрузок и самопроизвольного пуска короткозамкнутых асинхронных электродвигателей при перерыве в энергоснабжении.

Плавкие предохранители служат для предохранения электрических цепей или приемника тока, например электродвигателя от токов короткого замыкания.

4. Птб при обслуживании двигателей внутреннего сгорания.

Особое внимание уделяется подготовке двигателя к пуску и его прогреванию, так как пуск сопровождается повышенными износами вследствие недостаточности смазки и низких температур деталей, а также плохой работой топливной аппаратуры при малой частоте вращения двигателей. Общие требования в основном сводятся к следующему. Перед пуском необходимо прокачать систему смазки вручную или специальным насосом, провернуть вручную на несколько оборотов коленчатый вал двигателя при открытых индикаторных кранах, чтобы убедиться в исправности основных деталей и отсутствии воды и топлива в цилиндрах. Нужно спустить отстой воды и удалить воздух из топливной системы, проверить положение кранов системы охлаждения и смазки, в холодное время подогреть двигатель от постороннего источника тепла. Необходимо произвести внешний осмотр деталей двигателя и судового валопровода, проверить давление пускового воздуха в баллонах или напряжение пусковых аккумуляторов и выполнить еще целый ряд операций, предусматриваемых инструкцией по эксплуатации. При несоблюдении этих требований неизбежно возникновение различных неисправностей, приводящих к авариям. После пуска необходимо время для прогревания двигателя, поскольку температуры отдельных деталей и скорость их нагревания различны, а следовательно, они будут подвергаться неравномерному расширению. Это вызывает излишние температурные напряжения и может привести к образованию трещин и поломкам деталей. Сразу же после пуска не разрешается развивать частоту вращения больше 50% номинального. На прогрев двигателя требуется не менее 15—25 мин.

Как только двигатель начнет работать, проверяют давление масла в системе; если оно не поднимается, двигатель немедленно останавливают. Во время прогревания двигателя подкачивают воздух в пусковые баллоны. Основными показателями прогрева двигателя служат температура масла и охлаждающей воды. Двигатель считается прогретым, когда показания приборов, измеряющих температуру, стабилизируются или их изменение будет незначительным, т. е. наступает период температурной стабилизации. Обслуживание двигателя во время работы сводится в основном к наблюдению за работой его систем, поддержанию заданной частоты вращения при температуре отработавших газов, установленной паспортом двигателя. Каждый двигатель имеет свои рабочие параметры, установленные заводом-изготовителем или службой судового хозяйства. Обычно температура масла при номинальном режиме должна быть на входе в двигатель 40—50 и на выходе 60—70°С; температура воды при проточной системе охлаждения 40—50, при замкнутой 70—85 С на выходе из двигателя, температура отработавших газов 400°С и для двигателей с напряженным тепловым режимом до 450°С. Изменять режимы нагрузки следует по возможности более плавно и медленно, учитывая, что при этом будут меняться температуры деталей дизеля. Для нормальной остановки двигателя нужно работать на сниженных оборотах, пока не упадет температура воды. Если остановить двигатель сразу же после его работы на полную мощность, то прекратится циркуляция воды в системе охлаждения, температура воды повысится, что может привести к резкому перегреву деталей, их чрезмерному расширению, в результате чего возможны серьезные неисправности и даже поломки деталей двигателя. Перед остановкой двигателя еще раз убеждаются в наличии давления пускового воздуха в баллонах, при необходимости пополняют баллоны. После снижения температуры до значений, рекомендованных инструкцией, переводят рукоятку (маховик) управления в положение «Стоп». При остановленном двигателе проверяют температуру и состояние доступных деталей путем осмотра и на ощупь; производят уборку и очистку двигателя. После этого двигатель приводится в состояние готовности, в котором он должен находиться в период всей навигации. Как на ходу, так и на стоянке вахтенный моторист-рулевой должен точно знать, какие механизмы машинного отделения работают или в каком состоянии они находятся, и наблюдать за их работой непосредственно или по показаниям приборов. О любых подозрениях и неисправной работе механизмов необходимо докладывать вахтенному начальнику (вахтенному помощнику механика) или принимать самостоятельно меры по устранению неисправностей. Обслуживая судовые дизели, необходимо знать и соблюдать правила техники безопасности.

В машинно-котельном отделении запрещается хранить инвентарь и другие предметы, не требующиеся для постоянной эксплуатации двигателей и котлов и загромождающие помещение. Машинное отделение должно содержаться в чистоте. Масло и воду, пролитые на решетки и трапы, следует немедленно вытирать. Ограждения опасных мест должны быть прочными, а если они временно снимаются, то вместо них вывешиваются предупреждающие сигнальные знаки безопасности установленного образца или же опасные проходы закрываются. В соответствии с правилами техники безопасности перед выполнением работ по профилактическому осмотру или ремонту двигателей необходимо пройти специальный инструктаж по безопасным приемам и методам выполнения работы, о чем в личной карточке инструктажа делается соответствующая запись. Ремонтные работы на двигателях разрешается производить после их остановки. Работы внутри картера проводятся только после его проветривания и надежного застопоривания вала от самопроизвольного проворачивания. При этом должна быть исключена возможность случайного пуска двигателя. Для работ внутри картера можно пользоваться только исправным инструментом и переносными лампами напряжением 12В (использовать для освещения открытый огонь категорически запрещается). Запускать двигатель можно только после его предварительного осмотра. При пуске людям запрещается находиться на решетках и площадках, расположенных на уровне цилиндровых крышек. При ремонте баллонов, котлов, трубопроводов и арматуры, находящихся под давлением, запрещается стучать или ударять по ним и по предметам, расположенным от них в непосредственной близости. Работы в топливных цистернах, коффердамах и других отсеках и помещениях судна, где могут скапливаться вредные газы, разрешается проводить только после проветривания и при обязательном присутствии второго человека (для оказания помощи). Хранить в машинном отделении бензин, керосин и другие огнеопасные и взрывоопасные жидкости и предметы запрещается. При несении вахты в машинно-котельном отделении теплохода команда обязательно должна быть в спецодежде и обуви установленного образца, застегнутой на все пуговицы и зашнурованной. Спецодежда должна рассматриваться как средство защиты от производственных вредностей, и правила ее ношения должны строго соблюдаться. Уходить из машинного отделения после смены вахты можно только с разрешения вахтенного начальника.

studfiles.net

Защиты электроприводов постоянного тока

В электроприводах постоянного тока применяются следующие виды защит:

- нулевая защита, предотвращающая самозапуск электропривода при кратковременных исчезновениях питающего напряжения;

  • максимально-токовая защита от коротких замыканий в силовой цепи;

  • максимально-токовая защита, ограничивающая величину тока якоря на предельно-допустимом уровне по условиям коммутации щёточно-коллекторного узла; эта защита в замкнутых системах регулирования выполняется с помощью схем токоограничения;

  • минимально-токовая защита с помощью реле минимального тока в цепи обмотки независимого возбуждения; эта защита отключает электропривод, препятствуя работе двигателя с недопустимо высокими скоростями вращения с сильно ослабленным потоком возбуждения при небольших нагрузках на валу;

  • защита от перенапряжений в обмотке возбуждения при отключениях схемы; реализуется путём включения разрядного сопротивления параллельно обмотке возбуждения; величина разрядного сопротивления принимается равной Rp=24Rов.

13.2. Выбор силовых аппаратов управления

Автоматический выключатель выбирается по роду тока коммутируемых цепей, постоянный или переменный ток, по числу коммутируемых цепей - одна, две или три, по номинальному току контактов IнIнагр, по типу используемого чувствительного размыкающего элемента - электромагнитный максимально-токовый расцепитель, тепловой расцепитель, либо и тот и другой одновременно. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iср=1114Iн, так как он должен срабатывать при коротких замыканиях в защищаемой цепи и не должен срабатывать во время переходных процессов пуска, реверса и торможения. Ток срабатывания теплового расцепителя, как правило, регулируется и устанавливается в пределах (0,91,2)Iн автомата. Контакторы выбираются по роду коммутируемого тока; по номинальному напряжению, по номинальному току силовых контактов IнIн.нагр; по числу силовых контактов – один, два или три; по числу и типу вспомогательных контактов размыкающих и замыкающих; по роду тока катушки управления – постоянного или переменного тока; по номинальному напряжению катушки.

Тепловые реле выбираются по номинальному току. Тип реле определяется серией защищаемого двигателя и номинальным током двигателя Iн.релеIн.дв. Постоянная времени нагрева реле должна быть приблизительно равна постоянной времени нагрева защищаемого двигателя.

Предохранители для цепей управления выбирают по максимальному току, потребляемому цепями управления, IFИ1,2 1,3Iy.макс. Максимальный ток зависит от максимального числа одновременно включенных в схеме катушек контакторов и реле.

13.3. Принципы управления, используемые в релейно-контакторных схемах управления

Управление процессами пуска, реверса и торможения в релейно-контакторных схемах осуществляется в функции времени, величины скорости, тока или пути. Выбор того или иного принципа управления зависит от технологических требований и простоты реализации.

Управление в функции времени выполняется с использованием реле времени. Тип применяемого реле времени определяется величиной требуемой выдержки времени и родом тока, на котором работает схема управления. В схемах управления электроприводами чаще всего используются электромагнитные реле времени постоянного тока. Эти реле включаются практически мгновенно, а отключаются с выдержкой времени. Этот тип реле обеспечивает выдержки времени до 15с. При необходимости получения более продолжительных выдержек времени обычно используют электропневматическое реле.

При реализации принципа управления в функции скорости используется электромеханическое реле контроля скорости (РКС), устанавливаемые на валу двигателя. Контакты этого реле замыкаются в зависимости от величины скорости и направления вращения. В схемах с реостатным пуском, реверсом и торможением в качестве реле контроля скорости используются электромагнитные реле напряжения, включаемые на напряжение якоря или ротора.

Управление в функции тока выполняется с использованием реле максимального или минимального тока, включаемых в силовую цепь.

Управление в функции пути реализуется с использованием контактных или бесконтактных путевых выключателей, которые переключают свои контакты или выходной сигнал, когда механизм достигает заданного напряжения.

studfiles.net

42 электрические аппараты защиты сээс

42. Выбор электрических аппаратов защиты

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЗАЩИТЕ.

1.СЕЛЕКТИВНОСТЬ (ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ) ЗАЩИТЫ.

Защита должна отключать только повреждённый участок сети или эл.машину, а всю остальную схему, оставить в рабочем состоянии. Тем самым обеспечивается надёжность эл. снабжения. Селективность защиты в сочетании с резервированием генераторов и других элементов схемы, в принципе, исключает повреждение эл. снабжения.

2.БЫСТРОТА ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТЫ.

Она повышает устойчивость СЭС. Сохраняет работоспособность приёмников эл. энергии при кратковременных понижениях напряжения.Уменьшаются повреждения при К.З. (деформация шин в ГРЩ, деформация обмоток в генераторе и т.д.)

3.НАДЁЖНОСТЬ ЗАЩИТЫ.

Защита срабатывает редко, однако вероятность срабатывания должна быть близка к 100%. Для этого конструкция защиты должна быть максимально простой, а так же целесообразно резервирование некоторых участков. Для надёжности срабатывания требуется периодический контроль её работоспособности.

4.ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЗАЩИТЫ.

Она характеризуется коэффициентом чувствительности: К = Iк/Iсз, гдеIсз-ток срабатывания защиты;Iк- первичный ток К.З. Этот коэффициент характеризует динамические качества защиты.

Коммутацию пуска двигателя при шестикратном токе, предельную комму­тацию — при десятикратном токе. Аппараты переменного тока чаще всего имеют мостиковые контакты и систему дугогашения в виде простых деионных решеток. На постоянном токе контактные элементы имеют специальные электромагнитные системы дугогашения.

Механическая износостойкость — способность аппарата выполнять определенное количество циклов «включение—отключение» (ВО) без тока, оставаясь после этого в исправном техническом состоянии. Уровень механической износоустойчивости связывается с допустимой частотой ВО за один час при нормальных условиях эксплуатации, или с общим ресурсом по числу циклов ВО.

Электрическая износостойкость — способность аппарата выполнять определенное количество коммутационных циклов ВО при коммутации его контактами цепей с заданными парамет­рами, оставаясь после этого в исправном техническом состоянии. При размыкании износ зависит от напряженности поля дугогашения, ско­рости движения и раствора контактов. В цепях переменного тока износ размыкающихся контактов возрастает пропорционально квадрату ра­бочего напряжения. При включении износ связывается со скоростью нарастания тока, его максимальным значением, длительностью вибра­ционного периода соударения. Здесь наиболее важным параметром яв­ляется нажатие контактов, которое строго регламентируется заводами-изготовителями в зависимости от материалов, рода тока и вида комму­тационной цепи.

Электрическая износостойкость определяется допустимым числом циклов ВО. Для аппаратов со сменными контактами она определяется ресурсом контактов до их замены. Обычно электрическая износоустой­чивость по числу циклов ВО составляет 8—15% механической.

По уровню механической и электрической износоустойчивости все электрические аппараты делятся на классы: 0—IV. Аппараты IV клас­са, имеющие наибольшие возможности, допускают до 1200 вкл/час при механическом ресурсе до 107 циклов ВО.

Термическая стойкость — способность, не перегре­ваясь, противостоять предельным токам, проходящим через аппарат. В электроприводах термическая стойкость характеризует безотказную работу контактов в течение 1 с при токе 10 /н. Термическая стойкость контактных групп современных контакторов, например, составляет (16-20)/„.

Динамическая стойкость — способность аппарата выдержать без повреждений ударный ток, близкий к короткому замы­канию. В электроприводах динамическая стойкость проверяется током 18—22 /н продолжительностью 0,1 с. Для контакторов динамическая стойкость составляет (20—30) /н; меньшее значение относится к ап­паратам большей мощности.

Время срабатывания. Собственное время срабатывания контакторов постоянного тока зависит от их габаритных размеров и находится в пределах 0,05—0,3 с, а контакторов переменного тока -— в пределах 0,03—0,07 с. В контакторах, управляемых постоянным током, имеется резко выраженная зависимость собственного времени срабатывания от приложенного к втягивающей катушке напряжения.

Электромагнитные реле времени постоянного тока имеют возмож­ность регулирования времени отпускания в зависимости от типа ап­парата в пределах 0,25—5 с. В судовых схемах управления весьма ши­роко используются контакторы и реле с механическим регулировани­ем задержки времени срабатывания, характеризуемые известной рабо­чей нестабильностью. Наиболее представительны воздушные демпфи­рующие устройства с регулированием времени в пределах 0,3—8,0 с. Для программных устройств, требующих более широкого диапазона контроля продолжительности операций, используются моторные реле времени.

Аппаратура защиты электроприводов. Расчетный срок службы асинхронных двигателей определится в основном ресурсом обмо­ток статора. Например, для морской модификации общесоюзной серии двигателей 4А срок службы составляет не менее 20 лет при наработке до 40 тыс. ч, а ресурс обмотки статора — до капиталь­ного ремонта 20 тыс. ч.

Решающим фактором, обусловливающим снижение качества изоляции, является повышенная температура. Поэтому все виды защит электроприводов имеют общую задачу исключить возможный перегрев дви­гателя при любом нарушении нормативного режима работы. Для всех I приводов обязательными являются защита от перегрузки и нулевая блокировка (защита). Имеются случаи дополнительного использования защиты от неполнофазного питания. Элементы и блоки защиты со­ставляют комплектную часть магнитных пускателей и станций управле­ния.

Защита от перегрузок. Выполняется различными тех­ническими средствами. Очень часто принцип действия защиты опреде­ляет ее наименование. Защита судовых асинхронных двигателей может быть разделена на три основные группы: тепловая токовая, температур­ная, токовая.

Тепловая токовая защита получила наибольшее распространение. Она выполняется посредством тепловых реле с тер­мобиметаллическими элементами. Такие реле включаются в две или три фазы двигателя. В отечественных электроприводах с асинхронными двигателями чаще всего используются реле серии ТРТ. Оценка тем­пературы двигателя производится косвенно по интегральному значению тока, протекающего через термоэлемент. Эффективность работы тепло­вой токовой защиты зависит от степени соответствия тепловых свойств реле и защищаемого объекта. Защитные характеристики реле задаются в виде ампер-секундных кривых (рис. 1.9), показывающих время сра­батывания в зависимости от кратности тока перегрузки. Удовлетвори­тельное действие защиты будет в случае, когда допустимое время пере­грузки двигателя и время срабатывания реле при том же токе совпа­дают.

Наиболее реально такое соответствие может быть достигнуто для электроприводов в условиях длительного режима работы. При кратко-временном и повторно-кратковременном режимах, сопровождающихся частыми пусками, различие в температурных характеристиках реле и двигателя значительно ухудшает эффективность действия защиты. Остывание реле и двигателя происходит с различной интенсивностью. Поэтому тепловое реле практически не учитывает состояние двигате­ля по предшествующей нагрузке. В результате нагрев теплового эле­мента реле и двигателя при очередном включении происходит от раз­ной начальной температуры. Это обстоятельство предопределяет раз­личие в характере нагрева двигателя и термоэлемента, что ухудшает качество работы защиты в рассматриваемом режиме. Следует также от­метить, что в зоне перегрузок (1,05—1,15) /н работа тепловых токовых реле на является стабильной.

Температурная защита. Осуществляется на основе непосредственного контроля температуры обмоток двигателя. Защита позволяет наиболее полно реализовать тепловые возможности электро­двигателя во всех режимах, при любых нагрузках. Исполнение защиты унифицировано для асинхронных машин любой мощности.

Наиболее простыми элементами температурной защиты являются биметаллические термореле, непосредственно встраиваемые в лобовые части статорных обмоток. Такой вид защиты распространен в палуб­ных электроприводах зарубежного производства (ФРГ, СФРЮ, ПНР). Чувствительный элемент термореле имеет выгнутую биметалличес­кую пластину или диск, которые при достижении определенной темпе­ратуры скачком изменяют свое со­стояние. Происходит размыкание контакта, связанного с биметалли­ческим элементом. При остывании чувствительный элемент также скачком возвращается в исходное состояние. Самовозврат реле проис­ходит при понижении температу­ры на 2—3° С [13.1 Недостатками реле являются некоторая инер­ционность, значительное время са­мовозврата. При постепенном ста­рении биметалла происходит увод уставки срабатывания, залипание контактов.

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом применяются в качестве чувствительных элементов температурной защиты в приводах, построенных в ГДР. Термодатчики монтируются в лобовых частях обмоток

Рис. 1.9. Ампер-секундные характеристики - двигателей, имеют постоянную времени - тепловых реле ТРТ. Номи- нагрева 30+10 с. Измерительные токи: устройство представляет собой

/_до 10 А; 2 -от ДО до 140 А; 3 - свы

с релейным выходом. На рис. 1.10 представлена одна из модификаций схемы блока измерения. Спусковая схема представляет собой триггер Шмидта на двух транзисторах VT1 и VT2. Выходным элементом является реле К, включенное в цепь коллектора VТ2. Диод УД4 вы­полняет роль разрядного резистора. Управление триггером осущест­вляется посредством терморезистора RK, являющегося одним из плеч двойного делителя напряжения, составленного из резисторов R1 — R2 и RК — R3. В исходном состоянии транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 — открыт.

При повышении температуры двигателя сопротивление RK умень­шается. Достигнув порога срабатывания, триггер опрокидывается: VT1 — открывается, VT2 — закрывается. Реле К обесточивается, отклю­чая через вспомогательные реле главные контакторы двигателя. Полу­проводниковые терморезисторы имеют разброс параметров. Поэтому, используя данную схему как унифицированную, предусматривается возможность регулировки уставки срабатывания посредством резисто­ра R3, Диод УДЗ играет роль температурного компенсатора транзис­тора VT7, обеспечивая стабильность порога срабатывания. Резистор R9 изменяет взаимное влияние эмиттерной обратной связи в транзисто­рах VT1 и VT2, что позволяет регулировать коэффициент возврата триггера.

Питание схемы осуществляется через встроенный трансформатор Т. Диоды VD1 и VD2 составляют двухполупериодную схему выпрямле­ния, пульсирующий ток которой сглаживается конденсатором С.

Терморезисторы с положительным темпе­ратурным коэффициентом — позисторы. Ап­паратура с использованием позисторов считается более совершенной. Исправность цепи позисторов автоматически контролируется, так как ее обрыв эквивалентен срабатыванию защиты. Позисторы обладают свойством резкого увеличения сопротивления в узком интервале тем­ператур, соответствующем уставке срабатывания. Позисторы обладают стабильностью своих тепловых характеристик. Это обстоятельство существенно упрощает измерительную схему и позволяет унифицировать ее для использования в приводах любой мощности. На рис. 1.11 представлена схема температурной защиты типа S — MVA на позисторах, разработанная в ГДР для использования в судовом приводе. По­стоянная времени срабатывания составляет 0,025 с. Схема выполнена в виде несимметричного триггера на транзисторах V77, VT2 с выходом на реле К. В исходном состоянии VT1 открыт, VT2 — закрыт. Позистор RK является одним из плеч делителя напряжения Rl — RK. При повышении температуры до порога срабатывания происходит оп­рокидывание триггера. Транзистор VT1 закрывается, VT2 — откры­вается. Реле К осуществляет свои защитные функции. Достоинством схемы является ее простота, универсальность, отсутствие необходимо­сти в дополнительных регулировках, системах компенсации и настрой­ки. Уставка срабатывания зависит от типа позистора, который подби­рается в соответствии с классом изоляции двигателя. Более чем десяти­кратное изменение начального сопротивления позистора в интервале температуры уставки позволяет последовательно соединять до трех термодатчиков, контролируя нагрев электродвигателя одновременно в нескольких точках.

Токовая защита. Осуществляется посредством токовых электромагнитных реле. Уставка срабатывания реле лежит в преде­лах (1,15—1,25) /н. Защита срабатывает с задержкой времени, не pea гируя на случайные кратковременные броски тока. Реле времени схем­ной автоматики контролируют также изготовку защиты, исключая ее действие в пусковой период.

Нулевая блокировка. Отключает привод при кратко­временном исчезновении напряжения, в том числе и при срабатывании защиты от перегрузки. Определяет возможность ввода в действие электропривода только из нулевого положения поста управления.

§ 30. Аппаратура защиты

Аппаратура защиты служит для предохранения электроэнер­гетической системы, в том числе судовой электростанции, от по­вреждения или от дальнейшего развития уже возникшего повреж­дения. Защита обычно состоит в том, что защищаемый объект от­ключается от источников электрической энергии. Воздействующая величина, на которую должна реагировать аппаратура защиты, может быть электрической и неэлектрической. В зависимости от характеристической величины различают защиту по току, напряже­нию, мощности, частоте, температуре, давлению и т. д.

Различают аппаратуру защиты мгновенного действия, защищаю­щую даже от кратковременных нарушений установленного режима, и с выдержкой времени, что особенно важно для обеспечения опре­деленной очередности срабатывания (селективности) защиты.

Максимальная защита — это защита от возможных поврежде­ний, вызываемых превышением тока, напряжения, мощности уста­новленных значений.

Максимальная защита по току может защищать от КЗ, тогда это будет защита мгновенного действия и от перегрузок — защита с выдержкой времени от повреждений, вызываемых длительным пре­вышением током его допустимого по нагреву значения, а также гру­зовая защита, при которой при превышении током его установлен­ного значения электроэнергетическая система не отключается., а переводится в режим работы, для нее безопасный.

Минимальная защита — это защита от возможных поврежде­ний, вызываемых снижением тока, напряжения, мощности до зна­чений меньше установленных.

Минимальная защита по напряжению имеет разновидность, ко­торая называется нулевой защитой, т. е. защитой от повреж­дений, вызываемых значительным снижением (без указания точно­го значения) или полным исчезновением напряжения.

Защита от обратного тока при постоянном или обратной мощ­ности при переменном токе служит для защиты генераторов от перехода их в двигательный режим работы.

Плавкий предохранитель — простейший из аппаратуры защиты от КЗ, представляющий собой коммутационный электрический ап­парат, предназначенный для отключения защищаемой цепи по­средством разрушения специально предусмотренной для этого плав­кой вставки под действием тока, превышающего установленное зна­чение. Для нагрева вставки и ее расплавления требуются опреде­ленный ток и время. Естественно, чем больше ток, тем меньше вре­мя, при каком-то значении тока вставка вообще не будет плавить­ся. Обычно этот ток больше номинального в 1,3 раза, поэтому плав­кий предохранитель нельзя считать средством защиты от перегруз­ки.

Конструктивно плавкие предохранители выполняются главным образом с закрытым патроном — трубчатым или пробочным (рис. 67).

Ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной ра­боты, называют номинальным током плавкой вставки. Ток, на ко­торый рассчитаны токоведущие и контактные части предохраните­ля (патрона, контактных стоек и т. д.), называют номинальным то­ком предохранителя. Эти токи могут отличаться, так как в корпусе

одного и того же предохранителя можно использовать плавкие вставки на различ­ные номинальные токи. Однако номиналь­ный ток предохранителя равен наибольше­му из номинальных токов плавких вставок.

Основной характеристикой предохрани­теля является зависимость времени плав­ления вставки от протекающего через него тока — защитная характеристика. При токах, близких к току, при котором схема электро-плавляется плавкая вставка, температура теплового реле вставки может достигнуть больших значе­ний (медь — 1083 °С). В связи с этим принимают различные меры к снижению температуры плавкой вставки. Вот почему, в част­ности, применение самодельных плавких вставок недопустимо.

Для судовых электрических установок рекомендуются пробоч­ные предохранители серии ПД (рис. 67, а), имеющие плавкую вставку из серебряных проволок с одной контрольной проволокой из константана. Вставка помещается в фарфоровом патроне 3, заполненном кварцевым песком. Патрон с помощью головки 2 за­жимается в корпусе 1 с выводами 5 и 4.

Трубчатые предохранители (рис. 67, б) состоят из трубчатого патрона 1 с плавкой вставкой 3 внутри и контактных стоек 2. Пат­рон может быть с наполнителем, как у предохранителей серии ПН2, или без него, как у предохранителей серии ПР2.

Реле защиты по принципу действия могут быть электротепловы­ми, электромагнитными, электродинамическими и индукционными,

Электротепловое реле (рис. 68) — это аппарат защиты, работа которого основана на использовании выделенной теплоты при про­хождении электрического тока. Тепловая энергия, выделившаяся в нагревательном элементе 5, нагревает биметаллическую пластину 6У составленную из двух металлов с разными коэффициентами ли­нейного расширения. При этом пластина изгибается, передавая свое перемещение через регулировочный винт 7 защелке 5, которая при какой-то температуре нагревания пластины освободит рычаг 1. Последний под действием пружины 2 повернется против часовой стрелки и разомкнет контакты 4. Для возврата реле в исходное по­ложение после остывания пластины 6 служит кнопка 3, которая по­ворачивает рычаг 1 по часовой стрелке, и в этом положении он снова будет удерживаться защелкой 8.

К недостаткам электротепловых реле следует отнести зависи­мость их характеристик от температуры окружающей среды и труд­ности согласования их кривых нагревания с кривыми нагревания защищаемых устройств. Поэтому электротепловые реле не приме­няют для защиты от перегрузки устройств, работающих в повтор­но-кратковременных и перемежающихся режимах.Электромагнитные реле защиты — измерительные реле исполь­зуются как реле максимального и минимального токов или напря­жения; могут быть мгновенного действия или с выдержкой времени, с самовозвратом и без него.

В электромагнитном реле минимального напряжения перемен­ного тока серии ЭРЭ2-100 (рис. 69) все узлы смонтированы на изоля­ционной плате. Магнитная система шихтованная, состоит из П-образного сердечника и якоря. Для фиксации якоря в отключенном положении служит винт 3, для регулирования напряжения отпа­дания — винт 2 и указатель уставки. Реле имеет один замыкаю­щий контакт.

Электродинамические реле защиты — это измерительные реле, принцип действия которых основан на взаимодействии двух токов, в них для усиления этого взаимодействия использованы ферромаг­нитные магнитопроводы. Примером реле этого типа может служить реле направления тока (рис. 70), которое имеет две магнитные сис­темы с расположенными на них обмотками: неподвижной 4—токо­вой, подвижной 3 — напряжения. Контактное устройство 7, свя­занное с подвижной магнитной системой с помощью специальной пружины 2, находится в одном из крайних положений, в результа­те чего контакт реле разомкнут.

Если имеются токи в обеих обмотках, то в результате их взаи­модействия создается вращающий момент по значению, пропорцио­нальный произведению токов, и по направлению, зависящий от их направления в обмотках. При изменении направления тока в од­ной из обмоток направление вращающего момента изменится на противоположное.

Для использования реле это­го типа в качестве реле обрат­ного тока обмотка напряжения выключается на выводы генера­тора параллельно, а токовая обмотка — в силовую цепь гене­ратора последовательно. При правильном включении реле и нормальной работе генератора вращающий момент, создавае­мый в реле, направлен в ту же сторону, что и момент, созда­ваемый пружиной. В этом слу­чае контактное устройство ос­тается в первоначальном поло­жении.

При переходе генератора в двигательный режим изменится на­правление тока, в том числе и в токовой обмотке реле, изменится знак вращающего момента пружины, контактное устройство по­вернется и перейдет в другое крайнее положение. При этом замы­кающий контакт реле замкнется и получит питание катушка неза­висимого расцепителя автоматического выключателя, который и отключит генератор от шин главного распределительного щита.

Реле обратного тока серии ДТ выпускаются с обмоткой напряже­ния, рассчитанной на номинальное напряжение 48 и ИОВ. При напряжении 220 В последовательно с обмоткой включается доба­вочный резистор. Номинальный ток реле составляет 6—1600 А.

Индукционные реле защиты — это измерительные реле, ис­пользуемые в цепях переменного тока как реле максимального то­ка, максимальной мощности и реле обратной мощности. Принцип действия реле этой системы основан на взаимодействии перемен­ных магнитных полей неподвижных обмоток с токами, индуциро­ванными этими полями в подвижном элементе.

Например, реле обратной мощности серии ИМ-149 (рис. 71) применяется в судовых электроэнергетических установках пере­менного тока при параллельной работе синхронных генераторов и служит для защиты генераторов от перехода в двигательный ре­жим работы.

Магнитная система этого реле состоит из двух электромагни­тов — верхнего 4 и нижнего 6. На верхнем электромагните распо­ложена токовая обмотка, которая питается через трансформатор тока от одной фазы генератора. На нижнем электромагните нахо­дится обмотка напряжения, состоящая из двух последовательно соединенных секций и подключенная на линейное напряжение ге­нератора между двумя другими фазами. При таком включении об­моток магнитные потоки электромагнитов сдвинуты между собой по фазе на уго,(где ф — угол сдвига фаз между током

и фазным напряжением генератора). При выполнении этого усло­вия значение вращающего момента будет пропорционально мощ­ности генератора, а его направление — определяться тем, в каком режиме работает генератор (в режиме генератора или двигателя).

Подвижная система реле выполнена в виде алюминиевого дис­ка 5. На оси диска расположена шестерня /, связанная с другой шестерней, на которой установлен подвижной контакт 3 реле. На оси шестерни подвижного контакта закреплена спиральная пру­жина 2, создающая противодействующий момент. В нормальном режиме противодействующая пружина удерживает подвижную систему в крайнем положении на упоре. При некоторой обратной мощности, на которую реле настроено, под действием вращающего момента диск повернется и с выдержкой времени, обеспечиваемой постоянными магнитами 7, замкнет контакты. Контакт реле, замк­нувшись, подает питание на катушку независимого расцепителя автоматического выключателя. Автоматический выключатель отключает генератор от шин, обесточивая тем самым цепь токо­вой катушки реле. Вращающий момент станет равным нулю, и под действием пружины реле вернется в исходное положение.

Реле перегрузки серии ИМ-145 предназначено для защиты судо­вых синхронных генераторов от перегрузки. Принцип действия это­го реле и его устройство подобны реле ИМ-149.

studfiles.net

Устройства защиты крановых электроприводов -

Ранее были перечислены все виды защит и блокировок, вступающих в действие при отклонении от нормы тех или иных электрических параметров и при неправильном управлении электроприводами. Принцип осуществления защит и блокировок будет рассмотрен на конкретных примерах в гл. 2, где помещены схемы типовых крановых электроприводов. Здесь же отметим некоторую специфику отдельных устройств защиты применительно к крановым механизмам.

Высота подъема и спуска груза, пути перемещения стрелы и портала ограничены предельными положениями, по достижении которых электродвигатель механизма во избежание аварии должен быть отключен независимо от действий крановщика. Это обеспечивает защита с помощью конечных выключателей,контакты которых отключают те или иные цепи в крайних положениях механизма. Выключение конечным выключателем силовой цепи электродвигателя более надежно, так как в данном случае срабатывание защиты не зависит от надежности другой аппаратуры. Однако конечные выключатели, обладающие достаточной разрывной способностью, имеют большие габаритные размеры, массу и стоимость.

Наиболее широко в крановых электроприводах применяются конечные выключатели, контакты которых разрывают цепи катушек линейного или реверсирующего контакторов.

После срабатывания конечного выключателя происходит затормаживание механизма механическим тормозом. С учетом движения механизма по инерции вследствие запасенной кинетической энергии торможение должно начинаться с некоторым упреждением (назовем его расстоянием упреждения /у), достаточным для полной остановки механизма на некотором расстоянии от того или иного неподвижного устройства.

Для определения тормозного пути примем, что статический момент в электроприводе равен нулю (Мс = 0). Тогда тормозной момент М., равен динамическому моменту М, взятому с обратным знаком:

Величина S определяет расстояние упреждения у, так как у > S. В свою очередь расстояние /у определяет место установки конечного выключателя и является параметром, необходимым для настройки его срабатывания.

Для защиты крановых электроприводов от длительных перегрузок при повторно-кратковременном режиме работы применяется встроенная электротепловая защита, реагирующая на температуру обмоток электродвигателя. Использование же тепловых реле с биметаллическими пластинами, нагревание которых зависит от значения тока электродвигателя, малоэффективно в связи с тем, что электротепловое реле, находящееся в магнитном пускателе или автоматическом выключателе, при выключении механизма охлаждаются значительно быстрее электродвигателя.

Устройство встроенной электротепловой защиты (рис. 1.1) состоит из токового ключа, выполненного на транзисторах VT1, VT2, исполнительного реле KL управляемого тиристором VS, и узла питания, состоящего из диодного моста VD, стабилитрона VD1, конденсатора С1 для ограничения тока в цепи питания, резисторов R1 и R2 для ограничения тока в цепи стабилитрона VD1 в момент включения устройств защиты и разрядки конденсатора при отключении.

Резисторы R3, R5, R6 совместно с терморезисторами, подключенными через выводы 5 и 6 на базу транзистора VT2, образуют делители напряжения, определяющие сопротивление срабатывания устройства защиты. Сопротивление терморезисторов, встроенных в лобовые части обмоток электродвигателей, зависит от температуры этих обмоток. Нагрузкой транзистора VT2 является управляющий переход тиристора IAS. Если температура обмотки электродвигателя ниже допустимой температуры, то сопротивление терморезисторов меньше сопротивления срабатывания, и после подачи напряжения на выводы 1—4 транзистор VT1 будет закрыт, а транзистор VT2 открыт. Ток будет протекать только через транзистор VT2 и управляющий переход тиристора IAS. Тиристор и реле К1 включатся, контакты реле замкнут цепь катушки контактора, и на электродвигатель будет подано напряжение. При увеличении температуры обмотки сверх предельно допустимого значения сопротивление терморезисторов резко возрастает до значения, при котором происходит запирание транзистора VT2 и включение транзистора VT1. Управляющий переход тиристора VS обесточится, реле К1 теряет питание, отключая электродвигатель от сети.

В технической характеристике крана указывается скорость ветра, при которой кран должен быть выведен из работы. Аварийная ветровая защита осуществляется автоматически с помощью так называемых анемометров. Анемометр (рис. 1.2) предназначен для измерения мгновенной скорости ветра и автоматического определения опасных по совместному воздействию скорости и продолжительности порывов ветра. Если продолжительность воздействия, опасного но скорости, меньше установленной на анемометре, то отключения электроприводов и включения аварийной сигнализации не происходит.

Измерение скорости воздушного потока осуществляется трехлопастной вертушкой, которая вращает ротор датчика частоты вращения G. На выходе датчика появляется переменное напряжение, пропорциональное частоте его вращения. Шкала амперметра РА проградуирована в единицах скорости ветра (метр в секунду).

Если скорость ветра ниже допустимой, то при подаче питания на трансформатор Т открываются транзисторы VT1 и VT4. Реле /02 при этом срабатывает. Скорость ветра, при которой происходит срабатывание реле К1, задается резистором R1, входящим в состав делителя напряжения, собранного на резисторах Rl, R5, R15. Напряжение срабатывания транзистора VT1 стабилизируется стабилитроном VD3. При достижении ветром предельно допустимой скорости на выходе выпрямителя VD1 создается напряжение (прикладываемое к резистору R3), которое запирает транзистор VT1. Это приводит к открыванию транзистора VT2 и срабатыванию реле К1. Контакт К.1-2 подключает стабилитрон VD5 и резистор R8 к выпрямителю VD9. В результате начинается заряд конденсатора СЗ стабилизированным на VD5 напряжением через резистор R9 и контакты К2.1, К2.3. Контакт К1.1 включает сигнальную лампу Н1.

По мере заряда конденсатора СЗ ток в цепи эмиттер-база транзистора VT3 начинает расти. Если при этом длительность порывов ветра невелика и конденсатор не успевает зарядиться до значения напряжения, необходимого для срабатывания транзистора VT3, то реле Л7 отключится, прекращая заряд конденсатора СЗ. Скорость заряда этого конденсатора (выдержка времени срабатывания) устанавливается резистором R9 в зависимости от требований к аварийной ветровой защите конкретного крана.

Для подготовки прибора к восприятию последующего порыва ветра после отключения реле К1 образуется цепь для разряда конденсатора СЗ, в которую входят контакты К1.3, К2.1 и К2.3.

Если же предельная скорость ветра достаточно устойчива по времени, то транзистор VT3 откроется, а транзистор VT4 закроется. Реле К2 обесточится, и контакты К2.4, К2-5 выполнят аварийное отключение электроприводов и включат звуковой сигнал. Замкнувшийся контакт К2.2 включит сигнальную лампу Н2 и обеспечит питание конденсатора СЗ от выпрямителя VD9 через резистор R10. Снижение скорости ветра до допустимого значения приведет к отключению реле Kl, а реле K2 останется на самоблокировке (без питания). Для того чтобы реле К2 сработало вновь, необходимо кратковременно нажать кнопку «Сброс». При этом замыкается контакт SB2 и образуется цепь для разряда конденсатора СЗ. Срабатывание реле К2 приводит к нарушению цепи самоблокировки вследствие размыкания контакта К2.2.

alyos.ru

Тема № 13. Аппараты защиты в электроустановках

АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Аппараты защиты предназначены для того, чтобы при возникновении аварийных режимов в работе электроприемников или электрических сетей автоматически отключить защищаемую электрическую цепь.

Аварийными режимами являются следующие:

•межфазное короткое замыкание;

•замыкание фазы на корпус;

•увеличение тока в сети, вызванное перегрузкой технологического оборудования;

•исчезновение напряжения или чрезмерное понижение напряжения (которое вызывает опасное увеличение потребляемого тока).

Во всех перечисленных случаях защитные аппараты должны предупредить возможность повреждения изоляции обмоток двигателя и поломок в механической части привода или рабочей машины, своевременно и надежно отключив электроустановку.

Наряду с этим аппараты электрической защиты должны быть рассчитаны на длительное протекание через них максимального тока нагрузки и на кратковременное действие пикового тока, который возникает при включении в сеть отдельных мощных электродвигателей.

Различают максимальную защиту, защиту от перегрузок и защиту минимального напряжения (или нулевую).

Максимальной защитой называется защита электропривода от токов короткого замыкания и кратковременной большой перезагрузки. Этот вид защиты осуществляется электромагнитными расцепителями автоматических воздушных выключателей, плавкими предохранителями, а также электромагнитными реле, включенными во вторичные цепи.

Защита от перегрузок электроустановок длительными токами, на 30—60% превышающих номинальные токи, осуществляется при помощи тепловых реле или реле

максимального тока с выдержкой времени.

При очень значительном снижении напряжения, а также при полном его исчезновении двигатель может остановиться. Если после этого напряжение сети будет внезапно восстановлено, то произойдет самозапуск двигателя, что в некоторых случаях может привести к серьезным авариям и несчастным случаям. Защита, срабатывающая при понижении напряжения в сети и тем самым исключающая возможность самозапуска (если он недопустим), осуществляется электромагнитными реле напряжения, магнитными пускателями и контакторами. Она называется защитой минимального напряжения.

Защита осуществляется автоматическим отключением поврежденного участка системы или подачей сигнала о нарушении нормального режима. Каждый элемент системы кроме основной защиты реагирующей на нарушения режима элемента системы может снабжаться резервной защитой, которая должна реагировать при отказах основной.

К защите предъявляются следующие требования:

•быстродействие;

•селективность;

•надежность;

•чувствительность.

Быстродействие определяется временем срабатывания tc. Различают защиты: мгновенного действия tc < 0,05с, быстродействующие 0,05<tc<0,5с и замедленного действия tc > 0,5с. Селективность обеспечивается соответствующим выбором типа защиты, ее параметрами и временем срабатывания. Чувствительность характеризуется коэффициентом Кч. Для максимальной защиты Kч=Xmin/Xc для минимальной Кч= Хс/Хмах. Хс - параметр срабатывания, Xmin и Хмах - соответственно, минимально и максимально возможные значения контролируемого параметра в аварийном режиме.

Для общепромышленного электрооборудования предусматриваются: максимально токовая защита (для быстрого отключения при коротком замыкании), защита от перегрузок для отключения цепи при длительном превышении номинального; защита минимального напряжения для отключения двигателей при опасном для них снижении напряжения; нулевая защита, предохраняющая от самозапуска двигателя, остановившегося после случайного перерыва в электроснабжении.

По назначению электрические аппараты делятся на четыре группы:

•коммутирующие, производящие отключение и включение силовых электрических цепей в системах, генерирующих, передающих и распределяющих электрическую энергию;

•аппараты управления (контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты), управляющие работой электротехнического устройства;

•реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой устройств с использованием логических задач;

•датчики, создающие электрические сигналы (ток, напряжение), соответствующие определенным параметрам технологических процессов.

Вывод по вопросу: Защитные аппараты должны предупредить возможность повреждения изоляции обмоток двигателя и поломок в механической части привода или рабочей машины, своевременно и надежно отключив электроустановку.

ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ, АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ, ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ, УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Каждая трансформаторная подстанция, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый электроприёмник имеют аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу.

Таких аппаратов на данный момент в мире имеется огромный выбор. Их можно подобрать по типу, по способу подключения, по параметрам защиты. Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей очень обширная группа и включает в себя такие аппараты как:

плавкие вставки (предохранители), автоматические выключатели, разнообразные реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Плавкие предохранители защищают участок цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий. Разделяются на одноразовые предохранители и предохранители со сменными вставками. Используются и в промышленности и в быту. Существуют предохранители работающие на напряжении до 1кВ и так же высоковольтные предохранители установленные, работающие на напряжении выше 1000В (например, плавкие предохранители на трансформаторах собственных нужд подстанций 6/0,4 кВ). Удобство в эксплуатации, простота конструкции и легкость при замене обеспечили предохранителям очень большую распространенность.

Подробнее про плавкие предохранители и их использование для защиты электроустановок смотрите здесь:

Плавкие предохранители ПР-2 и ПН-2 - устройство, технические характеристики

Плавкие высоковольтные предохранители ПКТ, ПКН, ПВТ

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и предохранители. Только по сравнению с ними имеют более сложную конструкцию. Но при этом пользоваться автоматическими выключателями гораздо удобнее. В случае возникновении, например, короткого замыкания в сети в следствии старения изоляции, автоматический выключатель отключит от питания повреждённый участок. При этом сам легко восстанавливается, не требует замены на новый и после проведения ремонтных работ будет снова защищать свой участок сети. Так же пользоваться выключателями удобно при проведении каких либо регламентных ремонтных работ.

Производятся автоматические выключатели с широким спектром номинальных токов. Что позволяет подобрать нужный практически под любую задачу. Работают выключатели на напряжении до 1 кВ и на напряжении свыше 1кВ (высоковольтные выключатели).

Высоковольтные выключатели, для обеспечения чёткого расцепления контактов и предотвращения появления дуги производятся вакуумными, наполненными инертным газом или маслонаполненными.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели производятся как для однофазных так и для трехфазных сетей. То есть существуют одно-, двух-, трех-, четырехполюсные выключатели контролирующие три фазы трехфазной сети.

Например, при появлении короткого замыкания на землю одной из жил питающего кабеля электродвигателя автоматический выключатель отключит питание на всех трех, а не на одной поврежденной. Так как после исчезновения одной фазы электродвигатель продолжил бы работу на двух. Что не допустимо, так как является аварийным режимом работы и может привести к преждевременному выходу его из строя. Автоматические выключатели производятся для работы с постоянным и переменным напряжением.

Подробнее про автоматические выключатели смотрите здесь:

•Устройство автоматического выключателя

•Расцепители автоматического выключателя

•Автоматические выключатели АП-50

•Электрогазовые выключатели 110 кВ и выше

Так же для защиты электрооборудования и электрических сетей разработано множество разнообразных реле. Под каждую задачу можно подобрать необходимое реле.

Тепловое реле - самый распространённый тип защиты электродвигателей, нагревателей, любых силовых приборов от токов перегрузки. Принцип его действия основан на возможности электрического тока нагревать проводник, по которому он протекает. Основная часть теплового реле – биметаллическая пластина. Которая при нагревании изгибается и тем самым разрывает контакт. Нагрев пластины происходит при превышении током его допустимого значения.

Токовые реле, контролирующие величину тока в сети, реле напряжения, реагирующие на изменения напряжения питания, реле дифференциального тока, срабатывающие при возникновения тока утечки.

Как правило такие токи утечки весьма малы, и автоматические выключатели совместно с предохранителями на них не реагируют, но могут вызвать смертельное поражение человека при контакте его с корпусом неисправного прибора. При большом количестве электроприёмников требующих подключения через дифференциальное реле, для уменьшения габаритов силового щита, питающего эти электроприёмники, используют комбинированные автоматы.

Сочетающие в себе устройства автоматического выключателя и дифференциального реле (автоматы дифференциальной защиты или дифавтоматы). Часто использование таких комбинированных защитных устройств бывает весьма актуально. При этом снижаются габариты силового шкафа, облегчается монтаж и следовательно уменьшаются затраты на установку.

На основе реле на производстве собирают шкафы релейных защит. Сборные шкафы релейных защит обеспечивают стабильную работу потребителей разных категорий. Примером подобной защиты является собранный на базе реле и цифровых блоков защит автоматический ввод резерва (АВР). Надежный способ обеспечения потребителей резервным электроснабжением, при потере основного.

Для работы АВР необходимо наличие хотя бы двух источников питания. Для потребителей первой категории наличие устройства АВР является обязательным условием. Так как перебои в электроснабжении для этой категории потребителей может привести к опасности для жизни людей, нарушению технологических процессов,

материальному ущербу.

Вывод по вопросу: Устройства защиты должны выбираться согласно параметрам потребителя, характеристике проводников, токов короткого замыкания, типа нагрузки.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ, ЗАНУЛЕНИЕ, ВЫРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ

Заземление электроустановки — преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу элекроустановки или других ее частей, которые оказались под напряжением.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности. Предназначено для защиты человека от прикосновения к корпусу электроустаноувки или других ее частей, оказавшихся под напряжением. Чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше. Чтобы воспользоваться преимуществами заземления, надо купить розетки с заземляющим контактом.

В случае возникновения пробоя изоляции между фазой и корпусом электроустановки корпус ее может оказаться под напряжением. Если к корпусу в это время прикоснулся человек - ток, проходящий через человека, не представляет опасности, потому что его основная часть потечет по защитному заземлению, которое обладает очень низким сопротивлением. Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

Есть два вида заземлителей – естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой. В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество исскуственных заземлителей.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования — основное назначение зануления.

Различают нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник.

Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок и имеет одинаковую с другими проводами изоляцию и достаточное сечение для прохождения рабочего тока.

Нулевой защитный проводник служит для создания кратковременного тока короткого замыкания для срабатывания защиты и быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети. В качестве нулевого защитного провода могут быть использованы стальные трубы электропроводок и нулевые провода, не имеющие предохранителей и выключателей.

Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

- T — непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй.

- I — все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

- T — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй.

- N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.

S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

1. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-C

К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN- проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников) и однофазные двухпроводные (фазный и нулевой рабочий проводники) сети зданий старой постройки. Эта система простая и дешевая, но она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

2. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-C-S

В настоящее время применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, предназначенном для размещения компьютерной техники и телекоммуникаций, необходимо обеспечить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S).

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах.

3. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-S

В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. С подстанции приходит пяти жильный кабель. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе.

4. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

5. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства,

имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Такая система используется, как правило, в электроустановках зданий, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности.

СХЕМА КОНТУРНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

1. Заземлители

2. Заземляющие проводники

3. Заземляемое оборудование

4. Производственное здание.

ПРИМЕР СХЕМЫ ЗАЗАМЛЕНИЯ ДОМА

1. Водонагреватель

2. Заземлитель молниезащиты

3. Металлические трубы водопровода, канализации, газа

4. Главная заземляющая шина

5. Естественный заземлитель (арматура фундамента здания)

МЕРЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Для защиты человека от поражения электрическим током применяют защитные средства - резиновые перчатки, инструмент с изолированными ручками, резиновые боты , резиновые коврики, предупредительные плакаты.

КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ПРОВОДОВ

Для предупреждения несчастных случаев от поражения электрическим током необходимо контролировать состояние изоляции проводов электроустановок. Состояние изоляции проводов проверяют в новых установках, после реконструкции, модернизации, длительного перерыва в работе. Профилактический контроль изоляции проводов проводят не реже 1 раза в 3 года. Сопротивление изоляции проводов измеряют мегаомметрами на номинальное напряжение 1000 В на участках при снятых плавких вставках и при выключенных токоприемниках между каждым фазным проводом и нулевым рабочим проводом и между каждыми двумя проводами. Сопротивление изоляции должно быть не меньше 0,5 Мом.

Вывод по вопросу: Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление.

ВЫВОД ПО ТЕМЕ: Для предупреждения несчастных случаев от поражения электрическим током необходимо контролировать состояние изоляции проводов электроустановок.

mchsnik.ru

Устройства безопасности электрооборудования

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Остальное о мостовых кранах

Устройства безопасности электрооборудования

Основной задачей системы защиты крановых электроприводов всех типов является предотвраще­ние недопустимых перегрузок – элек­тродвигателя, механизмов крана из-за неисправности цепей управления, заклинивания механизмов, неот­ключения тормоза, превышения гру­зоподъемности и др. Кроме того, краны являются передвижными ус­тановками, которые в процессе экс­плуатации могут подвергаться воз­действию вибраций и ударов, в ре­зультате чего возможность повреж­дения кабелей и проводов на кранах гораздо выше, чем в электроприво­дах стационарных установок. По­этому первоочередной задачей защи­ты кранового электрооборудования является защита от токов коротко­го замыкания (к.з.).

Современные крановые электро­приводы имеют следующие основ­ные типы защитных устройств: мак­симальную защиту для отключения от сети при возникновении в за­щищаемой цепи недопустимого по величине тока, нулевую защиту для-отключения от сети при прекращении подачи питания (нулевая блокировка, исключающая самозапуск электродвигателя при возоб­новлении подачи питания в случае, если рукоятка органа управле­ния находится в рабочем положении), конечную защиту для огра­ничения перемещений движущихся конструкций.

На современных кранах для подачи питания и его отключения применяют специальные включающие устройства, отпираемые при помощи ключа-марки (рис. 73). При этом рубильник нельзя вклю­чить, не отперев предварительно механизм включающего устрой­ства и, наоборот, ключ-марку нельзя вынуть без отключения эле­ктропитания.

Рис. 73. Электромеханический замок крановой защитной панели:1 — механическая часть, 2 — корпус, 3 — поводок, 4 — контакты, 5 — контакт­ная шайба, 6 — ограничитель поворота, 7 — задняя крышка, 8 —основание для крепления контактов, 9 — соединительная муфта, 10 — изолирующая перегородка, 11 — ключ.-марка

Рис. 74. Размещение электроаппаратуры в защитной пане­ли (двери шкафа открыты):1 — доска зажимов, 2 — блок плавких предохранителей, 3 — ввод ка­беля, 4 — рубильник трехполюсный, 5 — линейный контактор, 6 — рей­ки для установки реле максимального тока, 7 — вывод крановой электропроводкиЗащитная панель (вводное устройство) обеспечивает основные защитные

Рис. 75. Реле максимального тока:1 — шкала указателя, 2, 8, 9—втулки, 3 — неподвижный контакт, 4 — кон­тактный мостик, 5 — магнитопровод, 6 — катушка, 7 — толкатель, 10 — ре­гулировочный винт

Рукоятка включения общего рубильника и пусковая кнопка вы­ведены наружу на боковую поверхность шкафа. На передвижных кранах применяют защитные панели марок ПЗКБ160, ПЗКБ250 и ПЗКБ400 продолжительного режима по номинальному току 160, 250 и 400 А соответственно.

Для защиты крановых электродвигателей при резком возраста­нии величины тока, например при перегрузке крана, резком вклю­чении привода или коротком замыкании, применяют электромагнит­ные токовые реле мгновенного действия блочного типа марки РЭО 401УЗ по ГОСТ 8250—78 (рис. 75), Реле состоит из двух основ­ных частей — электромагнита и размыкающего контактного мости­ка, включенного в цепь управления контактора. Катушку магнита включают последовательно в защищаемую силовую цепь. При про­текании по катушке электрического тока в ней возбуждается маг­нитное поле, пропорциональное величине тока. Под действием маг­нитного поля толкатель поднимается вверх и в случае превышения заданной величины тока воздействует на контактный мостик и раз­мыкает контакты.

Для защиты электродвигателей и токоподводящих проводов от небольших, но длительных перегрузок (ток в цепи двигателя на 30% и более превышает номинальный) применяют температурно- токовые (тепловые) реле.

Основу такого реле составляет биметаллическая пластинка, сва­ренная из двух полос металла с различными коэффициентами линей­ного расширения, например инвар—сталь. При нагревании рабочим током, проходя­щим по расположенному рядом нагрева­тельному элементу (реле типа ТРП, рис. 76) или по самой пластинке и элементу (реле типа ТРТ), пластинка изгибается в сторону металла с меньшим коэффициен­том линейного расширения (направление А на рис. 76). При этом биметаллическая пластинка через пружину повернет ко­лодку против часовой стрелки (показано пунктиром) и разомкнет контакты за­щищаемой цепи. По мере остывания би­металлической пластинки (через 1— Змин) она возвращается в исходное по­ложение (реле с самовозвратом). Суще­ствуют реле с принудительным возвратом пластинки.

Тепловое реле срабатывает с выдерж­кой времени, обратно пропорциональной величине силы тока. Чем больше ток в цепи, тем за меньший период времени би­металлическая пластинка нагревается до срабатывания реле.

Для защиты электрических сетей (проводов и кабелей), цепей управления и вспомогательных цепей от перегрузок и токов корот­кого замыкания применяют плавкие предохранители. Пла­вкий предохранитель типа ПРС-25 УЗ-П или ПРС-63 УЗ-П пред­ставляет собой фибровую трубку с латунными контактными втул­ками по концам, между которыми закреплена цинковая или медная тонкая пластинка с одним -или несколькими местными сужениями (перешейками). Материал пластинки имеет низкую температуру плавления, поэтому при прохождении по ней тока, превышающего номинальное значение, пластинка нагревается, расплавляется и раз­рывает защищаемую цепь. Такую пластинку называют «плавкой вставкой».

Рис. 76. Биметаллическое тепловое реле: 1 — подвижный контакт, 2— неподвижный контакт, 3 — колодка, 4 — пружина, фик­сирующая положение колод­ки, 5, 8 — упоры, 6 — на­гревательный элемент, 7 — биметаллическая пластинка, 9 — возвратное устройство

Для автоматического ограничения рабочих движений кранов служат конечные или путевые выключатели (ограничи­тели перемещения), защищающие механизмы крана в случае их приближения к крайним допустимым положениям, если крановщик не успел (недосмотрел) выключить контроллер или последний ока­зался неисправным.

По принципу действия конечные выключатели разделяют на рычажные серии КУ и приводные (шпиндельные) серии ВУ. Конечные выключатели предназначены для рабо­ты только в цепях управ­ления, поэтому их размы­кающие контакты вклю­чают либо в цепь катуш­ки линейного контактора защитной панели, либо в цепь нулевой защиты маг­нитных контроллеров. За­мыкающие контакты вы­ключателей применяют только в цепях сигнализа­ций.

Рис. 77. Конструктивные схемы рычажных выключателей (справа приведены возмож­ные схемы замыкания контактов)

Рычажный выключа­тель состоит из кулачко­вого барабана, соединен­ного с рычагом, установ­ленным в корпусе и воз­действующим на контакт­ные элементы. Рычаг по отношению к валу бара­бана может быть установ­лен в различных положениях. Отечественная промышленность выпускает четыре исполне­ния выключателей серии КУ, имеющих приводной механизм, рычаг с самовозвратом или фиксацией (рис. 77).

Рис. 78. Шпиндельный конечный выключатель:1 — замыкающая кулачковая шайба, 2—вал червячного коле­са, 3— неподвижные контакты, 4—контактный мостик, 5—ры­чаг, 6—приводной вал, 7—ось поворота рычага, 8, 10—упоры на рычаге, 9—пружина, 11 —размыкающая кулачковая шай­ба, 12—червяк, 13—червячное колесо

Шпиндельные конечные выключатели (рис. 78) имеют регули­руемую диаграмму замыкания контактов в интервале 0,25—1,5 рад

Рис. 79. Ограничение высо­ты подъема крюковой под­вески крана с помощью ко­нечного выключателя КУ- 703

Рис. 80. Ограничение высоты подъема крюковой подвески крана с помощью ко­нечного выключателя ВУ-150А:1 — вал барабана лебедки, 2 — барабан лебедки, 3 — закрытая зубчатая передача, 4 — конечный выключатель ВУ-150А

угла поворота кулачковых шайб. Выключатели марки ВУ-150А имеют одну цепь управления и предназна­чены для ограничения перемещения крюковой подвески вверх, а выклю­чатели ВУ-250А имеют две пары контактов и обеспечивают ограничение перемещений крюковой под­вески в обоих направлениях. Последнее важно при опускании крю­ковой подвески ниже уровня пола (в колодцы, приямки и т. д.).Выключатели типа КУ-701 применяют для ограничения перед­вижений механизмов крана при небольших выбегах, а типа КУ-704 и КУ-706—-при любых выбегах. Органом воздействия на выключа­тели типа КУ-701 и КУ-706 является .ограничительная линейка, а для КУ-704 — вилка с роликом. При подходе подвески к крайнему верхнему положению полка, закрепленная на корпусе крюковой подвески, поднимает груз и рычаг выключателя поворачивается под действием противо­веса (рис. 79, а).

Приводной вал ки­нематически связан с механизмом кра­на, например с ва­лом барабана лебед­ки механизма подъ­ема груза, и при до­стижении крюковой подвеской крайнего положения (чему со­ответствует опреде­ленное число оборо­тов барабана лебед­ки) кулачковые шай­бы разомкнут цепь управления электро­привода (рис. 80).

Рис. 81. Блок-контакт:а—общий вид. б—установка блок-контакта под крышкой люка; 1 — шток, 2 — направляющая шток втулка. 3 — кор­пус, 4 — возвратная пружина, 5 —подвижный контакт, 6 — неподвижный контакт, 7 — крышка корпуса, 8 — крышка люка, 9 — лестница

Необходимо от­метить, что после срабатывания любо­го конечного ключателя и оста­новки механизма крана включение ме­ханизма возможно только в направле­нии противополож­ного «движения.

Блокировку всех дверей (люков) ка­бины, площадок и галерей осуществля­ют с помощью блок-контактов. Блок-кон­такт представляет собой конечный выключатель типа В К, имеющий необходимые контактные группы (рис. 81, а).

Выключатели выполнены.в металлическом корпусе пылевлаго- защищенного исполнения, рассчитаны на рабочий ток до 6 А, допу­скают до 300 включений в час, имеют высокий срок службы и хо­рошо зарекомендовали себя. При закрывании крышки (люка) по­следняя нажимает на шток выключателя, контакты которого за­мыкаются (рис. 81, б). После срабатывания всех защитных выклю­чателей цепь управления защитной панели крана оказывается зам­кнутой, после чего становится возможным включить главный ли­нейный контактор панели и начать работу на кране.

Читать далее: Крановые электродвигатели

Категория: - Остальное о мостовых кранах

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru


Смотрите также