книги / Электрические аппараты

Схема включения реверсивного пускателя приведена на рис. 8 13. Кнопка управления «Вперед» имеет замыкающие контакты 1—2 и раз­ мыкающие контакты 4—6. Аналогичные контакты имеет кнопка «На­ зад» для пуска двигателя в обратном направлении. При пуске «Вперед» замыкаются контакты 1—2 соответствующей кнопки и процесс проте­ кает так же, как и у нереверсивного пускателя на рис. 8.11. При этом цепь катушки контактора К* замыкается через размыкающие кон­ такты /—6 кнопки «Назад». Одновременно размыкаются размыкающие контакты 4—6 кнопки «Вперед», разрывается цепь катушки контактора Ка. При нажатии кнопки «Назад» вначале размы­ каются контакты 1—6, обесточивается катушка контактора Кв и отклю­ чаются его контакты Кв. Затем контактами 4—3 включается контактор Кв после чего замыкаются его контакты. При этом очередность фаз пи­ тания двигатетя становится обратной При одновременном нажатии кнопок «Вперед» и «Назад» оба контактора не включаются.

C.Ï. ТИРИСТОРНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ

На рис. 8 14 показан один из вариантов схемы бесконтактного — тиристорного пускателя. Силовой блок Б1 содержит силовые тиристоры VS1—VS3 и диоды VD1—VD3, рассчитанные на номинальный и пуско­ вой токи двигателя М. При подаче сигнала управления на электроды 1—2, 3—4, 5—6 тиристоры открываются и двигатель подключается к се­ ти В отрицательный полупериод, когда тиристоры закрываются отри­ цательным анодным напряжением, ток двигателя проходит по диодам VD1—VD3. Диоды могут быть заменены тиристорами.

При снятии сигнала управления (при перегрузке, потере фазы, на­ жатии кнопки «Стоп») тиристоры закрываются. Следующий полупериод тока пропускается диодами. После этого диоды VD1, VD2, VD3 за­ крываются и двигатель отключается от сети. По тиристорам и диодам ■протекает лишь небольшой ток утечки

Сигналы управления тиристорами формируются в блокинг-генера- торе Б2, который получает напряжение от блока питания БЗ. При на­ жатии кнопки «Пуск» включается тиристор VS5 и все напряжение при­ кладывается к резистору R3. При этом транзистор VT3 закрыт, так как напряжение на резисторе R3 больше, чем на резисторе R4. По мере за­ ряда конденсатора С2 наступают условия для открытия транзистора VT3 и конденсатор С2 начинает разряжаться на обмотку wt трансфор­ матора Т2. Электродвижущая сила, наводящаяся при этом на обмотке, Шо с способствует быстрому и полному открытию транзистора VT3 При разряде конденсатора напряжение на резисторе R3 возрастает, транзис­ тор VT3 закрывается и снова начинается заряд конденсатора С2. Та­ ким образом, генерируются импульсы тока в обмотке »i в в трех вы­ ходных обмотках w2 появляются управляющие импульсы Диоды VD5—VD7 пропускают импульсы только положительной полярности.

Длительность импульса 30 мкс при паузе между импульсами 300 мне (частота окото 3 кГц).

Аналогичные схемы могут управляться сигналами постоянного токз или переменным током низкой частоты Использование блокинг-генера- тора даст возможность быстро включать тиристор и уменьшить нагруз­ ку но его управляющему электроду

При нормальном режиме транзистор VT2 блока Б2 насыщен и лам­ па Л2 не горит. Если на контакты 7, 8 блока Б2 подано напряжение

содноименных контактов блока защиты Б4, тиристор VS4 открывается

иблокинг-генератор лишается питания. Блок питания БЗ включается только на резистор R8. При потере питания генерация в блоке Б2 пре­ кращается и тиристор VSS отключается. Одновременно транзистор VT2 закрывается и загорается лампа Л2, сигнализируя об отключении пус­ кателя от защиты. В случае потери фазы в выходном напряжении (по­ сле диодов VD8—VD10) появляется пауза В эту паузу блок Б2 оста­

навливается и тиристор KS5 отключается, что ведет к закрытию си­ ловых тиристоров.

Блок Б4 защиты двигателя и силовых тиристоров от перегрузки питается от трансформаторов тока ТА1—ТАЗ. Напряжение с нагрузоч­ ных резисторов выпрямляется и подается на потенциометр R1. Пара­ метры трансформаторов TAl—ТАЗ и резисторов RI, R5—R7 выбира­ ются так, что при номинальном токе во всех трех фазах напряжение, снимаемое с потенциометра R1, меньше напряжения пробоя стабили­ трона VD11. До тех пор пока напряжение на стабилитроне меньше на­ пряжения пробоя (£/<£/„роб), сопротивление стабилитрона очень вы­ соко. При этом ток базы транзистора VT1 недостаточен для его откры­ тия. Если ток хотя бы в одной фазе превысит номинальное значение, то возникает неравенство U>Unроб сопротивление стабилитрона резко падает, ток в базе VT1 возрастает и он насыщается. Ток в стабилитро­ не ограничивается резистором R2 до допустимого значения. Если вос­ становится неравенство U<Unpoe то сопротивление стабилитрона снова возрастет, транзистор VT1 закроется. После открытия транзистора VT1 начинается заряд конденсатора С1. Напряжение с конденсатора Cl на выход 7, 8 не подается до тех пор, пока не превысит напряжение пере­ ключения динистора VD4. Динистор имеет такую же вольт-амперную характеристику, как и тиристор при /у=0. Если перегрузка была на­ столько кратковременной, что конденсатор С2 не успел зарядиться, то напряжение на выходе 7, 8 не появится и пускатель останется в работе. Если Uс1станет больше напряжения переключения динистора VD4, про­ изойдет разряд конденсатора Cl на цепь управления тиристора VS4 блока Б2 и последний откроется. При этом прекратится генерация им­ пульсов, открывающих VS1—ES,?, и двигатель остановится. Параметр срабатывания блока защиты регулируется потенциометром R1. За счет усложнения блока защиты можно создать выдержку времени в зависи­ мости от условия перегрузки. Защита двигателя и силовых тиристоров от токов КЗ в данном пускателе осуществляется быстродействующими предохранителями FUI—FU3 типа ПНБ-5 (§ 16.4).

По сравнению с контактными тиристорный пускатель обладает сле­ дующими преимуществами:

1.Отсутствие электрической дуги при коммутациях делает аппарат незаменимым при работе во взрывоопасных и пожароопасных средах.

2.Высокая электрическая износостойкость (15-106 циклов).

3.Совершенная защита от токов перегрузки и КЗ, а также при по­ тере фазы, что обеспечивает увеличение срока службы двигателей.

-4. Допустимое число включений достигает 2000 в час.

5.Длительность отключения не превышает 0,02 с.

6.Высокая надежность и долговечность, а также отсутствие необ­ ходимости в уходе при эксплуатации.

Недостатками тиристорного пускателя являются сложность схемы,

большие габариты и высокая стоимость. Несмотря на эти недостатки, бесконтактные пускатели находят широкое применение во взрыво- и по­ жароопасных производствах и других областях техники, требующих вы­ сокой надежности.

8.6. ВЫБОР КОНТАКТОРОВ И ПУСКАТЕЛЕЙ

Важнейшей характеристикой контакторов и пускателей являются режимы коммутации нагрузки. В табл. 8.1 даны характеристики режимов коммутации контакторов, которые следует использовать при их выборе. Для контакторов се­ рии КПВ допустимый ток повторно-кратковременного ре­ жима с учетом нагрева контактов дугой можно определить по формуле

/

где 1ном — номинальный ток контактора для длительного режима работы; / доп — допустимый ток повторно-кратковре­ менного режима; ПВ — продолжительность включения, % ; п — число включений в час.

В ряде случаев заводом-изготовителем указываются до­ пустимые коммутируемые токи контактора при различных режимах работы и- различном напряжении коммутируемой цепи. В табл. 8.4 приведены токи, коммутируемые контак­ тором серии МК в различных режимах. Коммутационная износостойкость этих контакторов при переменном токе по­ казана кривыми на рис. 8.15. Износостойкость контакторов МК1 на постоянном токе представлена на рис. 8.16. Изно­ состойкость вспомогательных контактов составляет 1,6-10й

коммутаций коммутационная способность вспомогательных контактов значительно выше указанной в табл. 8.5. Так, при постоянном токе и напряжении 110 В ток при включении составляет 25, а при отключении 2,5 А. Колебания напря­ жения на катушке контактора в эксплуатации должны на­ ходиться в пределах, гарантируемых заводом-изготовителем

ток переменный), число и исполнение вспомогательных кон-

Рис. 8.15. Зависимость коммута­ N 10s ционной износостойкости контак­ торов МК1 от значения отключае­ мого переменного тока при работе в режиме АС-3 (ВО—цикл вклю­ чения-отключения; частота 1200 ВО/ч при ПВ=40 % ) при/=40 А; кривые 1 и 2 для трехполюсного контактора при напряжениях 300 и 500 В. Кривая 3 — для двухпо­ люсного при напряжении 380 В

тактов (замыкающих и размыкающих), напряжение ка­ тушки, климатическое исполнение и категорию размеще­ ния. Так, например, для контактора серии МК. для тока 40 А частотой 50 Гц и напряжением 380 В, предназначенно­ го для работы в зоне умеренного климата в закрытом по­ мещении, следует написать; контактор МК1, 380 В, 50 Гц, 40 А (главные контакты), один замыкающий контакт; вспо­ могательные контакты: два замыкающих и два размыкаю­ щих; катушка 24 В. Исполнение УЗ.

Рис. 8.16. Зависимость коммутационной износостойкости контакторов МК1 от значения отключаемого постоянного ток i

кривые 1 и 3 для контакторов с одним разпывом соответственно в режимах ДС-3 и ДС-2. Кривые 2 и 4 для контак­ тора с двумя разрывами в режимах ДС-3 и ДС-2.

ческий аппарат, в котором при плавном изменении управ­ ляющего (входного) параметра до определенной наперед заданной величины происходит скачкообразное изменение управляемого (выходного) параметра. Хотя бы один из этих параметров должен быть электрическим.

По области применения реле можно разделить на реле для схем автоматики, для управления и защиты электро­ привода и защиты энергосистем. По принципу действия ре­ ле делятся на электромагнитные, поляризованные, тепло­ вые, индукционные, магнитоэлектрические, полупроводни­ ковые и др.

В зависимости от входного параметра реле можно раз­ делить на реле тока, напряжения, мощности, частоты и дру­ гих величин. Отметим, что реле может реагировать не толь­ ко на входной параметр, но и на разность значений (диф­ ференциальное реле), изменение знака или скорости изме­ нения входного параметра! Иногда реле, имеющее только один входной параметр, должно воздействовать на не­ сколько независимых цепей. В этом случае реле воздей­ ствует на другое, так называемое промежуточное реле, которое имеет необходимое число управляемых цепей. Промежуточное реле используется и тогда, когда мощ­ ность основного реле недостаточна для воздействия на •управляемые цепи.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные. Выходным пара-

метром бесконтактных реле является резкое изменение сопротивления, включенного в управляемую цепь. Разомк­ нутому состоянию контактов контактного реле соответст­ вует большое сопротивление управляемой цепи бескон­ тактного реле. Это состояние бесконтактного реле называ­ ется закрытым. Замкнутому состоянию контактов контактного реле соответствует малое сопротивление в уп­ равляемой цепи бесконтактного реле. Такое состояние бес­ контактного реле называется открытым.

По способу включения реле различаются на первичные и вторичные.

Первичные реле включаются в управляемую цепь не­ посредственно, вторичные — через измерительные трансфор­ маторы.

б) Основные характеристики реле. Рассмотрим характе­ ристику управления реле, представляющую собой зависи­ мость выходного параметра от входного для реле с замы­ кающим контактом. У этих реле при отсутствии входного сигнала контакты разомкнуты и ток в управляемой цепи равен нулю. Для бесконтактных реле сопротивление, вве­ денное в управляемую цепь, достаточно велико и ток имеет минимальное значение. На рис. 9.1 по оси абсцисс отложе­

(напряжения, тока и т.д .), при котором происходит сра­

тов). При х=Хср выходной параметр скачком меняется от У тт до утах. Происходит срабатывание реле. Если после срабатывания уменьшать значение входного параметра, то при х^хотп происходит скачкообразное возвращение вы­ ходного параметра от значения утах до 0 или ут т — отпу­ скание реле.

Значение входного параметра, при котором происходит скачкообразное отпускание реле, называется параметром отпускания. Значения параметров срабатывания или отпу­ скания, на которые отрегулировано реле, называются уста­ вкой по входному параметру.

Время с момента подачи команды на срабатывание до момента начала возрастания выходного параметра назы­ вается временем срабатывания. Это время зависит от кон­ струкции реле, схемы его включения и входного параметра. Чем больше значение входного параметра храб по сравне­ нию с хСр, тем быстрее срабатывание реле. Отношение хРиб/хср называется коэффициентом запаса. Следует отме­ тить, что с ростом коэффициента запаса возрастает вибра­ ция контактов электромагнитного реле.

реле это время состоит из двух интервалов — времени отпу­ скания и времени горения дуги. На рис. 9 2 даны зависи­ мости входного t\ и выходного г'н параметров электромаг­ нитного реле от времени. Входным параметром в данном случае является ток в обмотке реле, выходным — ток в уп­ равляемой цепи (цепи нагрузки).

Для рис. 9.2 принято, что включение обмотки реле про­

ют временем срабатывания реле. После этого ток в обмотке реле продолжает расти до установившегося значения / рабПри отключении реле из рабочего состояния ^раб цепь его Обмотки разрывается и ток в ней спадает. В момент вре­ мени tosn, когда усилие противодействующей пружину ста­ новится больше электромагнитного усилия, происходит Отпускание якоря. Контакты реле разомкнутся после вы­

бора провала контактов через время ^Пров,к (см. § 3.4). После размыкания контактов загорается дуга, которая по­ гаснет через время /д и ток в нагрузке «н = 0. Время /0тк=

=/отп+^1ров,к-Нд называется временем отключения. Важным параметром, характеризующим усилительные

свойства реле, является отношение максимальной мощности нагрузки в управляемой цепи Р у к минимальной мощности входного сигнала Р ср, при котором происходит срабатыва­

креле в значительной мере определяются их назначением.

Креле защиты энергосистем предъявляются требования, селективности, быстродействия, чувствительности и надеж­

ности.

Под селективностью понимается способность реле о т ­ ключать только поврежденный участок энергосистемы. Д о­ статочно высокое быстродействие позволяет резко снизить последствия аварии, сохранить устойчивость системы при аварийных режимах, обеспечить высокое качество электро­ энергии. Минимальное значение входного параметра, при котором реле срабатывает, называется чувствительностью. Увеличение чувствительности позволяет улучшить качест­ во электротехнических устройств. Так, например, повыше­ ние чувствительности релейной защиты позволяет сократить длину линии электропередачи, которая не может быть за­ щищена от аварийных режимов.

Реле для защиты энергосистем должны иметь высокую надежность. В противном случае возможно развитие тяже­ лых аварий и недоотпуск большого количества электро­ энергии.

Реле защиты энергосистемы эксплуатируются, как пра­ вило, в облегченных условиях. Они не подвержены воз­ действию ударов, вибрации, а также пыли и газов, вызы­ вающих коррозию. Из-за того что аварийные режимы в си­ стеме редки, к этим реле не предъявляются высокие тре­ бования в части износостойкости.

К реле для схем автоматики, а также для управления и защиты электропривода предъявляются самые разнооб­