Конспект лекций по дисциплине Электрические и электронные аппараты

Рис. 1.2. Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом

213

1.2.Методические указания

1.2.1.Выбор рубильников

Рубильники служат для замыкания и размыкания вручную электрических цепей переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока напряжением до 440 В.

Рубильники выбирают по номинальному току и напряжению. Технические данные рубильников приведены в таблице 1.2.

Примечание: первая цифра в обозначении типа аппарата (см. таблицу 1.2.) соответствует числу полюсов, вторая соответствует его вели-

чине по току: 1–100 А, 2–250 А, 4–400 А, 6–600 А.

В таблице показаны аппараты только на 100 А. Рубильники типа Р изготавливаются без дугогасительных камер и могут работать только в качестве разъединителей, т.е. размыкать обесточенные электрические цепи. Рубильники прочих типов изготовляются с дугогасительными камерами и могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой.

1.2.2. Выбор плавких предохранителей

Предохранители предназначены для защиты электрооборудования

исетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается

ипроисходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предотвращая выход из стоя электрооборудования и проводников.

При выборе плавких предохранителей следует обеспечить выполнение двух основных условий.

214

Первое условие – номинальный ток плавкой вставки ( Iв.н ) должен быть больше или равен длительному расчетному току цепи ( Iдл ):

Iв.н Iдл .

Второе условие связано с необходимостью предотвращения перегорания плавкой вставки от кратковременных бросков тока, вызванных например пуском двигателя. То есть ток, текущий через плавкую вставку может кратковременно превышать номинальной значение тока вставки. Зависимость времени расплавления вставки предохранителя от его тока есть времятоковая зависимость (защитная характеристика), которая представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Времятоковая характеристики предохранителей серии ПН2

В широкой практике, когда не располагают ни точным знанием длительности разгона или графиком работы установки, ни точной защитной характеристикой предохранителя, принято руководствоваться следующим:

а) при защите двигателя с нечастыми пусками при длительности пускового периода не более 2-2,5 секунд:

б) при защите двигателя с частыми пусками или с большой длительностью пускового периода:

215

Выбор предохранителей осуществляется согласно таблице 1.3.

Таблица 1.3. Данные некоторых плавких предохранителей серии ПН-2

Плавкими предохранителями так же защищают цепи управления электродвигателей. В данном случае они должны обесточить цепь управления при возникновении в ней коротких замыканий.

Выбор плавких вставок для цепи управления с напряжением Uн

можно произвести по формуле:

P

Iв.н Uн

Iв.н I ,

– соответственно наибольшие суммарные мощность и ток, потребляемые катушками аппаратов, сигнальными лампами и т.д. при одновременной работе, В А или Вт;

Таким образом, плавкий предохранитель, предназначенный для защиты цепи управления, выбирается в последнюю очередь, после выбора остальных элементов управления и расчёта потребляемого ими тока.

Параметры некоторых предохранителей серий ПР-2 и НПН приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Данные некоторых плавких слаботочных предохранителей

216

Примечание: предохранители типа ПР-2 – разборные, без наполнителя; предохранители типа НПН-2 – неразборные, с наполнителем в стеклянном корпусе круглого сечения.

Быстродействующие предохранители серий ПП-57 и ПП-59 предназначены для защиты полупроводниковых приборов тиристорного преобразователя.

Особой характеристикой быстродействующего предохранителя является интеграл квадрата тока (интеграл Джоуля). Для эффективной защиты необходимо чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора, поэтому предохранитель должен работать с большем токоограничением.

Технические данные быстродействующих предохранителей приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 Данные некоторых быстродействующих предохранителей

1.2.3. Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для коммутации цепей (с токами от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты от токов коротких замыканий и перегрузки электрических линий и потребителей энергии.

В качестве элементов защиты в автоматах применяются мгновенные электромагнитные реле, электромагнитные реле с выдержкой времени и тепловые реле. Обычно реле защиты называются расцепителями.

Выбор автоматов производится по номинальному току, номинальному напряжению, максимальному допустимому току короткого замыкания. Следует различать номинальный ток самого автомата – его контактов и прочих токоведущих частей – и номинальный ток встроенного в него расцепителя. Для большинства автоматов на один и тот же номинальный ток возможна установка расцепителей на меньшие номинальные токи.

Уставка на ток мгновенного срабатывания, или тока отсечки, означает, что при данном токе срабатывает электромагнитный расцепитель данного выключателя.

217

Для защиты цепей управления можно применить автоматические выключатели на номинальное постоянное напряжение 220В. Автоматы подобного рода следует выбирать из таблицы 1.6.

Таблица 1.6.

Автоматические выключатели

трёхфазный автоматический выключатель АВ1, а на стороне постоянного тока устанавливается двухполюсный автоматический выключатель АВ2. Для тиристорных электроприводов широкое распространение получили автоматы серии А3700. Выбор автоматов производить согласно таблице

1.7.

218

1.2.4. Выбор командоаппарата

Командоаппараты представляют собой многосекционные кулачковые аппараты для разно- и одновременной коммутацией нескольких цепей. Командоаппараты способны коммутировать токи до 10..15 А при напряжении до 500 В и 440 В (постоянное).

Выбор командоаппаратов осуществляется по номинальному току и номинальному напряжению.

Данные командоаппаратов можно найти в таблице 1.8.

1.2.5. Выбор контакторов

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7-10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного тока, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому не взаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

219

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи; по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Технические данные некоторых контакторов приведены в таблице 1.9.

1.2.6. Выбор реле максимального тока

Токовые реле, или реле максимального тока, применяются для защиты двигателей от внезапных перегрузок при заклинивании приводимого механизма.

Выбор токового реле осуществляется по значению максимально допустимого тока двигателя (уставка по току срабатывания максимального реле должна быть больше максимально допустимого тока двигателя, но не должна значительно превышать это значение). Так же, при выборе необходимо учесть значения коммутируемого тока и напряжение цепи управления.

Реле серии РЭВ-570 применяются в качестве реле максимального тока в основном для защиты электродвигателей постоянного тока от токов короткого замыкания.

Технические данные максимальных реле серий РЭВ-570 и РТ40 приведены в таблице 1.10.

220

1.2.7. Выбор реле минимального тока

В качестве минимального токового реле в цепях постоянного тока применяют реле контроля тока РЭВ-830.

Выбор производится по минимально допустимому току обмотки возбуждения двигателя. Втягивающие катушки реле изготавливаются на номинальные токи: 1,6; 2,5; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 320; 400; 630 А. При этом реле могут быть отрегулированы на ток втягивания в пределах 30-80% от номинального тока катушки.

1.2.8. Выбор реле напряжения

Защита двигателя от снижения напряжения применяется для предотвращения перегрева двигателя при глубоких уменьшениях напряжения питающей сети.

При коротких замыканиях в сети происходит падение напряжения на двигателе, а ток в якорной цепи возрастет, что приводит к срабатыванию токовой защиты. При перерыве подачи напряжения более 0,5 с самозапуск двигателя станет невозможным благодаря срабатыванию реле напряжения.

В качестве нулевой защиты в двигателях постоянного тока применяются реле напряжения серий ЭРЭ-100, Р100Е, РЭ-500, РЭВ820 и современный отечественный аналог РЭ14.

Реле РЭ14 исполняются одностабильными, и выпускаются с 2 контактами: 1 замыкающий и 1 размыкающий либо 2 замыкающих, или с 4 контактами: 2 замыкающих и 2 размыкающих либо 4 замыкающих. Втягивающие катушки исполняются на номинальные напряжения: 24, 48, 110, 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25..80% от номинального напряжения катушки. Коэффициент

221

возврата реле не нормируется. Потребляемая мощность реле РЭ14 не более 30 Вт, а коммутируемое напряжение и ток – 440 В и 16 А соответственно.

Выбор реле осуществляется по номинальному напряжению катушки, которое должно соответствовать номинальному напряжению питающей сети, и по напряжению и току коммутируемой цепи.

Так же необходимо выбрать реле противовключения (РПВ и РПН). Обычно сопротивление противовключения Rп равно половине общего сопротивления реостата R. Для такого случая верен график, приведенный на рисунке 1.4.

Сопротивление противовключения должно вводится при отрицательных скоростях для ограничения тока якоря двигателя. Как видно из рисунка, при отрицательных скоростях двигателя напряжение на реле будет менее половины номинального, а при положительных – более половины номинально-

го напряжения. Следовательно, необходимо чтобы при отрицательных скоростях присутствовало сопротивление Rп, а при положительных – отсутствовало. Такое возможно при срабатывании реле при напряжении равном половине номинального, но для надежности работы напряжение втягивание реле выбирают из условия:

1.2.9. Выбор реле времени

Главной характеристикой реле времени является диапазон выдержки времени. Для схемы электропривода постоянного тока с запуском двигателя в две ступени, время выдержки реле времени можно определить из основного уравнения движения:

dt

где М – момент двигателя, Н∙м;

Мс – статический момент, Н∙м; J – момент инерции, Н∙м2.

222