Изучение конструкций, технических характеристик предохранителей, контакторов, магнитных пускателей и автоматических выключателей до 1000 вольт

[Л.1, с.204-220], [Л.2, с.252-272], [Л.4,с.189-194,195-197]

Цель работы:

Изучение назначения, конструкций, принципов работы и основных технических характеристик коммутационных аппаратов до 1000 Вольт

Выполнить:

1. Привести описание конструкции, принципа действия предохранителей до 1000 Вольт

2. Привести описание конструкции, принципа действия и электрической схемы контакторов и магнитных пускателей

3. Привести описание конструкции, принципа действия автоматических выключателей до 1000 Вольт

Методические указания

Предохранитель – аппарат, предназначенный для защиты электрооборудования и электрических сетей переменного и постоянного тока.

О сновными элементами конструкции предохранителя являются корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда. Некоторые предохранители имеют указатели срабатывания.

Предохранитель должен длительно проводить ток, который называют номинальным током предохранителя.

Различают номинальный ток вставки и номинальный ток предохранителя. Номинальный ток вставки – это наибольший длительно протекающий ток, не разрушающий вставку при номинальном напряжении и нормальных условий эксплуатации.

Н

Рисунок 16 – защитная

характеристика предохранителя

оминальный ток предохранителя – это максимальный ток вставки, которую можно установить в корпус предохранителя.

При прохождении тока выше номинального происходит тепловое разрушение вставки предохранителя. Основные свойства предохранителя отражает его защитная характеристика (рис.16). Как следует из защитной характеристики, время срабатывания зависит от силы тока.

Защитные свойства предохранителя должны соответствовать условиям, в которых предполагается его эксплуатация. Различные устройства по-разному реагируют на превышение тока. В одних случаях возможно кратковременное по времени значительное превышение тока относительно его номинального значения. В других незначительное превышение тока, но происходящее длительное время, приведёт к серьёзным повреждениям защищаемого оборудования. Часто необходима задержка времени срабатывания, связанная с переходными процессами в электрической цепи.

В зависимости от времени срабатывания различают быстродействующие (токоограничивающие), инерционные и малоинерционные предохранители. Быстродействующие предохранители чаще используют для защиты полупроводниковых приборов. Предохранители с задержкой срабатывания применяют в схемах с электродвигателями, в цепях с индуктивной и ёмкостной нагрузкой.

Свойства защитной характеристики предохранителя, прежде всего, связаны с материалом вставки предохранителя, её конструкцией и условиями, в которых происходит гашение электрической дуги. Для эффективного гашения плавкую вставку помещают в корпус из керамики или стекла, а пространство внутри корпуса заполняют кварцевым песком.

Вставка предохранителя изготавливается из меди, алюминия, цинка, свинца и серебра. Предохранители до 1000 Вольт выполняют на токи от 4 до 1000 Ампер и напряжения 36,220,380,660 Вольт переменного и 24,110,220,440 постоянного тока.

Одним из основных параметров предохранителя является предельно отключаемый ток, под которым понимают максимальное значение тока, который может отключить предохранитель.

Магнитный пускатель предназначен для управления работой электродвигателей. В состав пускателя входит один или два контактора (для реверсивных приводов), тепловые реле, кнопочный пост управления.

Контакторы электромагнитные представляют собою коммутационные аппараты для дистанционного пуска, останова и реверсирования трёхфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и для дистанционного управления электрическими цепями (рис.17).

Конструктивно контакторы состоят из электромагнитной системы, системы главных контактов, дугогасительной системы.

Электромагнитная система состоит магнитопровода и якоря. Катушка управления при протекании по неё тока втягивает якорь, при этом происходит замыкание главных контактов. При обесточивании катушки, происходит отключение под действием отключающей пружины.

Дугогасительная камера обеспечивает гашение дуги, возникающей при разрыве тока при отключении контактора.

Тепловые реле обеспечивают защиту от перегрузок. Применяются одно и трех полюсные конструкции реле. Конструктивно тепловое реле – биметаллическая пластинка, которая при нагреве деформируется, разрывая нормально замкнутые контакты в цепи катушки управления. Время – токовая характеристика реле подобна аналогичной характеристике предохранителя.

Одновременно с замыканием главных контактов происходит замыкание дополнительных, при этом шунтируется пусковая кнопка.

Рисунок 17 – схема управления

контактором серии КТИ

Катушка управления может включаться на линейное напряжение, иногда, на фазное напряжение питающей сети. Управление работой электромагнита в некоторых контакторах происходит на постоянном токе.

Для защиты от токов короткого замыкания последовательно с пускателем устанавливают предохранитель или выключатель.

Современные контакторы часто комплектуют дополнительными устройствами, предназначенными для расширения их функциональных возможностей.

На рисунке 17 приведена схема управления контактором серии КТИ. Питание происходит со стороны зажимов L1…L3. Силовые контакты КМ жёстко связаны с якорем. При нажатой кнопке «Пуск» SB1, ток от источника Us протекает по катушке, якорь втягивается, силовые контакты замыкаются, питание от сети подаётся на зажимы электродвигателя U,V,W. Во включенном положении контактора кнопка «Пуск» шунтируется дополнительным контактом. Для отключения контактора нажимают кнопку «Стоп» SB2, ток через катушку КМ прерывается, возвратная пружина возвращает контактную систему в первоначальное положение. Для осуществления реверса электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз подводимых к зажимам U,V,W. Схема реверсивного контактора приведена в [л. 9 , с.84-85]

Выключатель автоматический предназначен для проведения тока нормального режима и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках, недопустимых снижений напряжений, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.

Выключатели классифицируют по следующим признакам:

• по количеству полюсов –1…4

• токоограничивающие и нетокоограничивающие

• по виду расцепителя – с тепловым или полупроводниковым в зоне перегрузки, электромагнитным в зоне токов коротких замыканий

• неселективные и селективные – с выдержкой времени в зоне короткого замыкания

• по виду привода – с ручным приводом или электроприводом

• по исполнению – стационарного исполнения или на выдвижной раме

Многие выключатели комплектуются дополнительными аксессуарами: сигнальными контактами, независимыми расцепителями и др. При комплектации выключателя мотор-редуктором появляется возможности дистанционного и автоматического управления режимами работы распределительной сети, например, управления режимом автоматического ввода резерва и др.

Нормируемые параметры выключателя:

1. Номинальный ток Iн – длительно протекающий через выключатель максимальный ток при нормальных условиях эксплуатации

2. Калибруемое значение номинального рабочего тока теплового расцепителя Iнр –это такое максимальное значение тока, при длительном протекании которого не происходит отключение теплового расцепителя, но происходит при значении тока большего (как правило) 1,05…1,2 Iнр за нормированное время. Калибруемое значение номинального рабочего тока теплового расцепителя не может превышать значение номинального тока выключателя.

3. Уставка по току срабатывания в зоне коротких замыканий. В стандартах DIN, уставка по току срабатывания нормализована и имеет следующие значения:

   • Характеристика «В» - ток электромагнитного расцепителя лежит в пределах 3…5 Iнр теплового расцепителя

   • Характеристика «С» - 5…10 Iнр

   • Характеристика «D», «K» - 10…14 Iнр

   • Характеристика «L» - 3…4 Iнр

   • Характеристика «U» - 6…9 Iнр

   • Характеристика «Z» - 2,5…3,5 Iнр

4. Номинальное напряжение

5. Предельная коммутационная способность - предельная величина тока короткого замыкания, при котором сохраняется работоспособность выключателя.

Защитная характеристика автоматического выключателя приведена на рис.18.

Характеристика имеет две области ab – c обратнозависимой токо- временной характеристикой и область cd – участок токовой отсечки. Защитные свойства выключателя на участке ad обеспечивает тепловой или полупроводниковый расцепитель, на участке cd – электромагнитный расцепитель.

Рисунок 18 – защитная характеристика

автоматического выключателя

Вопросы по работе

1. Как выбрать предохранитель в цепи асинхронного электродвигателя?

2. Какой аппарат предназначен для частых включений и отключений электроустановок?

3. Как осуществляется автоматическое отключение выключателя?

4. Каким образом осуществляется задержка срабатывания выключателя в зоне перегрузки и токовой отсечки?

5. Что понимают под номинальным током теплового расцепителя?

Лабораторная работа №5