Назначение, устройство, принцип работы, маркировка и выбор аппаратуры защиты и управления до 1000 в. 1. Введение назначение,устройство,принцип работы, маркировка и выбор
 Скачать 442.5 Kb.
|
 СОДЕРЖАНИЕ: 1.Введение ………………………………………………………………………….. 2.Назначение,устройство,принцип работы, маркировка и выбор аппаратуры защиты и управления до 1000 В…………………………………….. 3.Монтаж,эксплуатация и ремонт аппаратуры защиты и управления до 1000 В…………………………………………………………………………… 4.Новшество………………………………………………………………………… 5.Охрана труда……………………………………………………………………… 6.Используемая литература………………………………………………………… ВВЕДЕНИЕ Электрические аппараты до 1000 В (ЭА) — это электротехнические устройства, применяемые при использовании электрической энергии, начиная от ее производства, передачи, распределения и кончая потреблением. Разнообразие видов ЭА и различие традиций мировых электротехнических школ затрудняют их классификацию. В настоящее время под ЭА понимают электротехнические устройства управления потоком энергии и информации. При этом речь может идти о потоках энергии различного вида: электрической, механической, тепловой и др. Например, потоком механической энергии от двигателя к технологической машине может управлять электромагнитная муфта. Потоками тепловой энергии можно управлять при помощи электромагнитных клапанов и заслонок. Таких примеров использования ЭА можно привести большое количество. Примером использования ЭА для управления информацией является применение реле в телефонии. Например, при создании телеграфного аппарата П.Л. Шиллинг в 1820г. применил впервые электромагнитное реле. Простейшая формально-логическая обработка дискретной информации также была реализована на реле. Однако наибольшее распространение получили ЭА для управления потоками электрической энергии для изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических систем и их составных частей. Как правило, функции таких ЭА осуществляются посредством коммутации (включения и отключения) электрических цепей с различной частотой, начиная от относительно редких, нерегулярных значений до периодических высокочастотных, например, в импульсных регуляторах напряжения. Большинство аппаратов низкого напряжения условно можно разделить на следующие основные виды: аппараты управления и защиты — автоматические выключатели, контакторы, реле, пускатели электродвигателей, переключатели, рубильники, предохранители, кнопки управления и другие аппараты, управляющие режимом работы оборудования и его защитой; аппараты автоматического регулирования — стабилизаторы и регуляторы напряжения, тока, мощности и других параметров электрической энергии; аппараты автоматики — реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов. Следует отметить, что АНН иногда классифицируют по величине коммутируемого тока: слаботочные (слаботоковые) — до 10 А и сильноточные (сильнотоковые) — свыше 10 А. При этом нижние пределы надёжно коммутируемых современными электрическими аппаратами токов достигают 10-9 А, а напряжений - 10-5 В. Аппараты высокого напряжения работают в сетях с напряжением до 1150 кВ переменного тока и 750 кВ постоянного тока и также существенно различаются по своим функциям. В настоящем учебном пособии аппараты высоко напряжения не рассматриваются. Электрические аппараты как низкого, так и высокого напряжения обычно являются конструктивно законченными техническими устройствами, реализующими определенные функции и рассчитанными на разные условия эксплуатации. В основе большинства электромеханических ЭА лежит контактная система с различными типами приводов - ручным, электромагнитным, механическим и др. Процессы, протекающие в ЭА, определяются различными и многообразными физическими явлениями, которые изучаются в электродинамике, механике, термодинамике и других фундаментальных науках. Одной их наиболее сложных задач, решаемых при разработке электромеханического электронного аппарата, является обеспечение работоспособности электрических контактов, в том числе и при гашении электрической дуги, возникающей при выключении ЭА. По принципу работы электрические аппараты подразделяются на контактные и бесконтактные. Первые имеют подвижные контактные части, и воздействие на управляемую цепь осуществляется путем замыкания или размыкания этих контактов. Бесконтактные аппараты не имеют коммутирующих контактов. Эти аппараты осуществляют управление путем изменения своих электрических параметров (индуктивности, ёмкости, сопротивления и т.д.). Контактные аппараты могут быть автоматическими и неавтоматическими. Автоматические — это аппараты, приходящие в действие от заданного режима работы цепи или машины. Неавтоматические — это аппараты, действие которых зависит только от оператора. Они могут управляться дистанционно или непосредственно. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, чрезвычайно разнообразны и зависят от назначения, условий применения и эксплуатации аппарата. Кроме специфических требований, относящихся к данному аппарату, все электрические аппараты должны удовлетворять некоторым общим требованиям: 1. Каждый электрический аппарат при работе обтекается рабочим током, при этом в токоведущих частях выделяется определенное количество теплоты и аппарат нагревается. Температура не должна превосходить некоторого определенного значения, устанавливаемого для данного аппарата и его деталей. 2. В каждой электрической цепи может быть ненормальный (перегрузка) или аварийный (короткое замыкание) режим работы. Ток, протекающий по аппарату в этих режимах, существенно (в 50 и более раз) превышает номинальный, или рабочий, ток. Аппарат подвергается в течение определенного времени чрезмерно большим термическим и электродинамическим воздействиям тока, однако он должен выдерживать эти воздействия без каких-либо деформаций, препятствующих дальнейшей его работе. 3. Каждый электрический аппарат работает в цепи с определенным напряжением, где возможны также и перенапряжения. Однако электрическая изоляция аппарата должна обеспечивать надежную работу аппарата при заданных значениях перенапряжений. 4. Контакты аппаратов должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а многие аппараты — также и токи аварийных режимов, которые могут возникнуть в управляемых и защищаемых цепях. 5. К каждому электрическому аппарату предъявляются требования по надежности и точности работы, а также по быстродействию. 6. Любой электрический аппарат должен, по возможности, иметь наименьшие габариты, массу и стоимость, быть простым по устройству, удобным в обслуживании и технологичным в производстве. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ, МАРКИРОВКА И ВЫБОР АППАРАТУРЫ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ДО 1000 В. Электрические аппараты управления и защиты до 1000 В служат для ручного или автоматического включения и отключения электрических цепей и их автоматической защиты при различных аномальных режимах . По назначению электрические аппараты подразделяются на коммутационные, обеспечивающие включение и отключение электрических цепей, защитные, предохраняющие электрические цепи и электродвигатели от длительного воздействия токов короткого замыкания и перегрузок, управления, контролирующие и регулирующие, применяемые для автоматической стабилизации или регулирования заданных параметров электрической цепи и т.п. В пределах каждой из этих групп аппараты различаются по напряжению, роду тока (постоянный, переменный), роду защиты от окружающей среды, способу действия (электромагнитные, индукционные, тепловые, магнитоэлектрические) и ряду других факторов — быстродействию, способу гашения дуги и т.п. По способу воздействия на электрическую цепь различают аппараты контактные, которые замыкают или размыкают электрическую цепь при помощи контактов, и бесконтактные, воздействующие на электрическую цепь путем резкого изменения своей проводимости. Контактные аппараты бывают ручного и электромеханического управления, при котором подвижные контакты приводятся в действие при помощи электромагнита. Все эти аппараты обязательно содержат контактный узел, органы управления, а также могут иметь дугогасительные устройства. По конструктивному исполнению контактные узлы (сокращенно контакты) подразделяются на рычажные, мостиковые, врубные. По назначению контакты делятся на главные, которые включаются в цепь силового канала, и блокировочные (блок-контакты), используемые, в цепях управления. По действию контактов при начальном воздействии на орган управления их называют замыкающими или размыкающими. Дугогасительные устройства необходимы в аппаратах, коммутирующих большие токи, так как возникающая при разрыве тока электрическая дуга вызывает подгорание контактов. В низковольтных аппаратах применяются два вида дугогасительных камер: с магнитным гашением дуги и с деионным. При магнитном гашении контакты помещены внутри дугогасительной камеры , изготовленной из теплостойкого изоляционного материала. С обеих сторон камера охвачена стальными щеками , приклепленными к торцам стального сердечника дугогасительного электромагнита, магнитное поле которого выталкивает дугу 6 в узкую щель камеры вверх. Плавкие предохранители ПР-2 и ПН-2 Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки. К предохранителям предъявляются следующие требования: 1. Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта. 2. При коротком замыкании предохранители должны работать селективно. 3.Время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением. 4. Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя. 5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность. 6. Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени. В промышленности наибольшее распространение получили предохранители типов ПР-2 и ПН-2. Устройство предохранителей ПР-2 Предохранители ПР-2 на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию. Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом. Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую (защитную) характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется к контактным ножам 2 с помощью болтов. Принцип действия предохранителей ПР-2 Процесс гашения дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит следующим образом. При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после чего возникает дуга. Под действием высокой температуры дуги фибровые стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4—8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению. Плавкая вставка предохранителя ПР-2 может иметь от одного до четырех сужений в способствуют быстрому ее плавлению при коротком замыкании и создают эффект токоограничения.  Предохранитель типа ПР-2 Поскольку гашение дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит очень быстро (0,002 с), можно считать, что уширенные части вставки в процессе гашения остаются неподвижными. Давление внутри патрона плавкого предохранителя пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки и может достигать больших значений. Поэтому фибровый цилиндр должен обладать высокой механической прочностью, для чего на его концах установлены латунные обоймы 4. Диски 6, жестко связанные с контактными ножами 2, крепятся к обойме патрона 4 с помощью колпачков 5. Предохранители ПР-2 работают бесшумно, практически без выброса пламени и газов, что позволяет устанавливать их на близком расстояния друг от друга. Плавкие предохранители ПР-2 выпускаются двух осевых размеров — короткие и длинные. Короткие предохранители ПР-2 предназначены для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Они имеют меньшую отключающую способность, чем длинные, рассчитанные на работу в сети с на-пряжением до 500 В. Плавкие предохранители ПН-2 Эти предохранители более совершенны, чем предохранители ПР-2. Корпус квадратного сечения 1 предохранителя типа ПН-2 изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель — кварцевый песок 3. Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5, связанным с ножевыми контактами 9. Пластины 5 крепятся к корпусу винтами. В качестве наполнителя в предохранителях ПН-2 используется кварцевый песок с содержанием SiO2 не менее 98 %, с зернами размером (0,2—0,4)10-3 м и влажностью не выше 3 %. Перед засыпкой песок тщательно просушивается при температуре 120—180 °С. Зерна кварцевого песка имеют высокую теплопроводность и хорошо развитую охлаждающую поверхность. Плавкая вставка предохранителей ПН-2 выполняется из медной ленты толщиной 0,1— 0,2 мм. Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения 8. Плавкая вставка разделена на три параллельных ветви для более полного использования наполнителя. Применение тонкой ленты, эффективный теплоотвод от суженных участков позволяют выбрать небольшое минимальное сечение вставки для данного номинального тока, что обеспечивает высокую токоограничивающую способность. Соединение нескольких суженных участков по-следовательно способствует замедлению роста тока после плавления вставки, так как возрастает напряжение на дуге предохранителя. Для снижения температуры плавления на вставки наносятся оловянные полоски 7 (металлургический эффект). Принцип действия предохранителя ПН-2 При коротком замыкании плавкая вставка предохранителя ПН-2 сгорает и дуга горит в канале, образованном зернами наполнителя. Из-за горения в узкой щели при токах выше 100 А дуга имеет возрастающую вольт-амперную характеристику. Градиент напряжения на дуге очень высок и достигает (2—6)104 В/м. Этим обеспечивается гашение дуги за несколько миллисекунд. После срабатывания предохранителя плавкие вставки вместе с диском 4 заменяются, после чего патрон засыпается песком. Для герметизации патрона под пластины 5 кладется асбестовая прокладка 6 что предохраняет песок от увлажнения. При номинальном токе 40 А и ниже предохранитель имеет более простую конструкцию.  РУБИЛЬНИКИ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ Рубильники и переключатели являются ручными неавтоматическими аппаратами управления. Рубильники выполняются в виде одно-, двух- и трехполюсных аппаратов и служат для включения и отключения, а переключатели — и для переключения электрических цепей при номинальных токах и напряжениях, а также для оперативных действий без нагрузки. По способу управления рубильники и переключатели бывают с центральной рукояткой — для установки на лицевой стороне распределительных щитов; с рычажным приводом — для установки на каркасе за распределительным щитом. Управление рубильниками и переключателями с рычажными приводами осуществляется с лицевой стороны щита. Рубильники с центральной рукояткой допускают отключение своего номинального тока при номинальном напряжении до 220 в. При более высоких напряжениях эти рубильники применяют для разрыва электрической цепи только при отсутствии в ней тока нагрузки, в качестве низковольтных разъединителей. При помощи рубильников с рычажными приводами можно отключить номинальные токи при номинальных напряжениях 220 в постоянного тока и 380 в переменного тока. В электроустановках напряжением выше 380 в рубильники с рычажными приводами используют только в качестве разъединителей. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ Автоматические выключатель предназначен для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей. Автоматические выключатели изготовляют для цепей переменного до 1000 В и постоянного тока до 440 В одно-, двух-, трех- и четырехполюсные на номинальные токи от 6,3 до 6300 А. Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, КЗ, снижении напряжения. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. Автоматические выключатели изготавливают с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. При номинальных токах 630 А контактная система одноступенчатая, т. е. Контакты выполняют роль главных и дугогасительных. При отключении сначала размыкаются главные контакты и весь ток переходит на дугогасительные контакты. На главных контактах дуга не образуется. Дугогасительные камеры выполняются со стальными пластинами и лабиринто-щелевыми. Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем. Материал камеры должен обладать высокой дугостойкостью. В современных выключателях применяют полупроводниковые расцепители, которые обеспечивают более высокую точность срабатывания по току и времени. Автоматические выключатели серии А3700 на токи 160-630 А и напряжение переменного тока до 630 В, постоянного до 440 В выпускаются в пластмассовом корпусе с изолирующими перегородками между полюсами. Автоматические выключатель серии « Электрон» (Э) изготовляются для цепей переменного тока до 660 В и постоянного до 440 В на номинальные токи 1000-6300 А и токи отключения до 65-115 кА. Выключатели этой серии снабжены электродвигательным или электромагнитным приводом, который обеспечивает дистанционное включение. Выключатели Э06 на ток до 1000 А имеют одноступенчатую контактную систему, состоящую из параллельно включаемой пары контактов. Автоматические выключатели серии АВМ выпускают на номинальные токи до 2000 А и напряжения 500 В переменного и 440 В постоянного тока. Выключатель имеет две пары контактов на полюс – главные и дугогасительные. Гашение дуги происходит в камере со стальными пластинами. Заводы-изготовители гарантируют термическую и электродинамическую стойкость автоматических выключателей с расцепителями максимального тока,проверенными по отключаемому току. |