Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические и электронные аппараты. Лабораторный практикум
.pdf
Согласно требованиям ГОСТ IEC 60947-4-1–2021 контактор пускателя должен удовлетворительно замыкаться при напряжении питания ка-
тушки в пределах 0,851,1 его номинального значения. Размыкание контактора должно происходить при напряжении на катушке между 0,75 и 0,2
его номинального значения. Пускатель должен сохранять работоспособность после пятидесяти циклов включения и отключения тока, превышающего номинальный рабочий в 8 или 10 раз (в зависимости от категории
применения, которая характеризует вид коммутируемой нагрузки).
На магнитный пускатель, помимо основной функции управления АД,
часто возлагается и защита двигателя от повреждений при возникновении
ненормального режима: длительной токовой перегрузки, работы с обрывом
фазы или с пониженным питающим напряжением, КЗ.
С учетом очень широкого распространения МП актуальным является
и требование снижения потребляемой ими мощности.
Конструкция магнитных пускателей
Контакторы МП выполняются с электромагнитным приводом равноходовой (прямоходовой) системы (рис. 2.33, а) или неравноходовой системы (с вращением якоря, рис. 2.33, б). В первом случае якорь движется поступательно, скорость сближения контактов равна скорости движения якоря, при передаче усилия от якоря на контакты нет выигрыша в силе. Подобную конструкцию имеют контакторы большинства серий пускателей –
ПМ12, ПМЛ, ПМЕ и др.
В неравноходовой системе скорость движения и ход контактов примерно в 2,5 раза меньше скорости и хода якоря электромагнита. Вследствие этого снижается энергия взаимного удара контактов и уменьшается
их вибрация. Выигрыш в силе, получаемый в рычажной передаче усилия
от якоря к контактам, позволяет применить более жесткие контактные
пружины и увеличить контактное нажатие, что также способствует гашению вибраций и повышению износостойкости контактов. Привод подобной конструкции имеют пускатели серии ПА.
Ш-образный электромагнит контактора устанавливается на пружинящем основании для амортизации удара при включении. Катушка 6 располагается на среднем стержне неподвижного сердечника 9 (см. рис. 2.33).
Контактная система МП (мостикового типа) имеет два неподвижных контакта 2 и один подвижный 1. Наличие двух разрывов на полюс позволят
быстро гасить электрическую дугу, кроме того, при такой конструкции не
нужен гибкий токоподвод к подвижному контакту. Для повышения надежности контакта подвижный мостик выполняется самоустанавливающимся.
Контактные накладки изготавливаются из металлокомпозиций серебровольфрам, серебро-окись кадмия. Токоведущие шины к неподвижным контактам располагают так, чтобы электродинамические силы, действующие
61
на дугу, сдували её с контактов в направлении, перпендикулярном их ходу.
При малых номинальных токах (до 25 А) пускатели обычно не имеют специальных устройств для гашения дуги, при больших токах они устанавливаются, например дугогасительные решетки. Подвижные контакты с контактными пружинами 3 монтируются на изоляционной траверсе 4, соединённой с якорем электромагнита 5. МП может иметь до пяти главных и до
четырех вспомогательных 7 контактов (блок-контактов).
Рис. 2.33 Контактор МП: а – с прямоходовой системой: 1 – подвижный
силовой контакт мостикового типа; 2 – неподвижный силовой контакт;
3 – контактная пружина; 4 – изоляционная траверса; 5 – якорь
электромагнита; 6 – катушкаэлектромагнита; 7 – пружина
блок-контактов; 8 – возвратная пружина; 9 – неподвижная часть
электромагнита; б – с неравноходовой системой
Для защиты АД от понижения напряжения МП должен обладать достаточно высоким коэффициентом возврата 0,60,8. При понижении
напряжения до значения 0,50,6 от номинального электромагнит контактора, катушка которого питается от той же сети, что и АД, отпускает
якорь, и двигатель отключается. Требуемый коэффициент возврата обеспечивается повышением жесткости возвратных пружин 8.
Защита АД от токовых перегрузок и обрыва фазы, также сопровождающегося повышением потребляемого тока, осуществляется тепловым
биметаллическим реле, по нагревателям которого пропускаются токи не
менее чем двух фаз двигателя. В случае длительного повышения тока
сверх допустимого значения реле разрывает цепь питания катушки электромагнита, отключая тем самым двигатель. Тепловое реле может быть конструктивно объединено с контактором, может устанавливаться отдельно.
Из-за большой инерционности тепловое реле не обеспечивает защиту
при возникновении КЗ в АД. Поэтому МП дополняются плавкими предохранителями или быстродействующими автоматическими выключателями.
62
В последнее время для управления и защиты АД все чаще используют программируемые микропроцессорные устройства, которые дают возможность гибко настраивать защиту двигателя от ненормальных режимов.
Схемы для управления асинхронными двигателями
Нереверсивный МП, схема которого приведена на рис. 2.34, служит
для запуска, остановки и защиты АД. Для запуска двигателя М нажимают
на кнопку «Пуск» SB1. Через ее
нормально разомкнутые контакты
23-24, нормально замкнутые контакты 11-12 кнопки SB2 и контакты 9596 теплового реле КК напряжение
подается на катушку контактора
КМ. Включаясь, контактор замыкает
свои главные контакты, подавая питание на двигатель, и блок-контакты
13-14 замыкаются, шунтируя кнопку
SB1, чтобы после отпускания кнопки напряжение продолжало подаваться на катушку. Останавливают
АД нажатием на кнопку «Стоп» SB2,
Рис. 2.34. Схема
нереверсивного МП
разрывающую цепь питания катушки контактора. Для сигнализации о запуске или остановке двигателя служат красная HLR и зеленая HLG лампочки, включаемые блок-контактами
23-24 и 31-32 соответственно. При перегрузке АД тепловое реле КК, по
нагревателям которого проходят фазные токи двигателя, контактами 95-96
разрывает цепь питания катушки.
Снижение напряжения в сети приводит к возврату якоря электромагнита в исходное положение и отключению двигателя. Восстановление
напряжения не вызовет самопроизвольного запуска АД, так как при отключении контакты 13-14 контактора разрывают цепь питания катушки
электромагнита. Тем самым исключается возможность одновременного
самозапуска множества АД, что вызовет перегрузку сети.
Трехфазный автоматический выключатель QF используется для защиты от КЗ в двигателе, а однофазный автоматический выключатель SF
осуществляет защиту от КЗ в цепях управления.
Реверсивные МП кроме пуска и остановки двигателя позволяют менять направление его вращения. В состав такого пускателя входят два контактора, включающиеся поочередно и подающие на двигатель напряжение
с разным чередованием фаз. Одновременное включение двух контакторов
приведет к межфазному КЗ. Для предотвращения этого реверсивный МП
снабжается блокировками – механической и электрической. Механическая
63
блокировка представляет собой рычаг
2 (рис. 2.35), соединяющий подвижные части 1 и 3 двух контакторов. Если якорь одного из них притянут, то
рычаг будет удерживать якорь другого в поднятом положении, даже при
подаче напряжения на его катушку,
так как сила, развиваемая электромаг-
Рис. 2.35. Механическая
блокировка
нитом с притянутым якорем, превосходит силу электромагнита с большим
зазором между якорем и сердечником.
Электрическая блокировка препятствует подаче напряжения на катушку одного из контакторов, если другой
включен. Такая блокировка необходима и при наличии механической связи между контакторами, потому что длительная подача напряжения на катушку отключенного контактора может вывести ее из строя – при большом
зазоре индуктивность катушки мала и потребляемый ею ток гораздо выше
номинального.
Схема реверсивного пускателя приведена на рис. 2.36.
Рис. 2.36. Схема реверсивного МП
64
При нажатии на кнопку SB1 «Вперед» через её контакты 23-24
напряжение подается на катушку контактора КМ1. Одновременно своими
нормально замкнутыми контактами 11-12 кнопка разрывает цепь питания
катушки контактора КМ2, отключая его, если до этого он был включен.
Аналогично, нажатием на кнопку SB2 «Назад», выполняется запуск двига-
теля в обратном направлении. При нажатии на кнопку SB3 «Стоп» её кон-
такты 11-12 разрывают цепь питания катушек контакторов, и двигатель
отключается от сети. Тепловое реле КК защищает двигатель от перегрузок.
Напряжение на катушку каждого контактора подается через нормально замкнутые блок-контакты 31-32 другого контактора, тем самым
осуществляется электрическая блокировка, предотвращающая их одновременное включение – пока КМ1 включен, питание на катушку КМ2 подано быть не может, и наоборот, пока включен КМ2 нельзя включить КМ1.
Сигнальные лампочки HLR1 «Вперед», HLR2 «Назад» и HLG
«Стоп», на которые напряжение подается через нормально разомкнутые
23-24 и нормально замкнутые 41-42 блок-контакты контакторов КМ1 и
КМ2, показывают режим (направление) вращения двигателя.
Рис. 2.37. Схема МП с монитором тока двигателя
При управлении АД с помощью программируемого монитора тока
двигателя (МТД) катушки контакторов КМ1 и КМ2 (рис. 2.37) реверсивного пускателя подключаются к выходам МТД (блок А на рис. 2.37). Катушки шунтированы помехоподавляющими RC-цепочками. Включение и выключение контакторов выполняется нажатием на кнопки МТД, есть возможность подключения и внешнего кнопочного поста. МТД, снабженный
тремя датчиками ТА1ТА3 для измерения фазного тока двигателя, обеспечивает защиту АД от перегрузок и обрыва фазы, а также позволяет уста-
65
навливать выдержку времени для выбега двигателя при реверсе. Параметры защиты задаются при программировании устройства.
Порядок программирования МТД:
При подаче напряжения на МТД загорается индикатор у надписи
«Стоп», а на цифровом табло высвечивается надпись «А.000», показывающая, что ток в фазе А двигателя равен нулю.
1. Установка номинального фазного тока АД. Нажмите и удержи-
вайте более 2 с кнопку . На табло появится надпись, показывающая увеличенное в 100 раз значение номинального тока фазы А. Например,
надпись «А.042» означает, что установлен номинальный ток 0,42 А. Для
переключения на следующую фазу нажмите кнопку (не более 1 с). Если
необходимо изменить значение номинального тока фазы, то после выбора
этой фазы кнопкой вызовите мигание нужного разряда на табло, а
кнопкой установите нужную цифру в этом разряде. Получившееся
трехзначное число (от 001 до 250) должно быть равно увеличенному в
100 раз номинальному фазному току АД. Например, для установки номинального тока 1,25 А следует набрать число 125. Установленное значение
запоминается нажатием кнопки , затем нажмите кнопку для выхода
в основное меню.
2. Установка параметров защиты. МТД позволяет изменять следу-
ющие параметры защиты АД:
I2 – величина допустимой токовой перегрузки;
I3 – минимально допустимый ток фазы;
t0 – время для выбега двигателя при реверсе;
t1 – время отключения АД при превышении током четырехкратного
номинального значения;
t2 – время отключения двигателя при токовой перегрузке;
t3 – время отключения при снижении тока фазы ниже допустимого.
Для перехода в меню настройки нажмите и удерживайте более 2 с
кнопку . На табло появится надпись «I250», показывающая величину
допустимой токовой перегрузки в процентах (в данном случае 50 % от номинального тока фазы, т.е. если ток двигателя превысит значение 1,5 номинального, то через время t2 он должен отключиться). Оперируя кнопка-
ми и (как при установке номинального тока), задайте нужное значение I2. Нажмите кнопку для запоминания и перехода к следующим
параметрам – I3, t0, t1,
При установке параметра I3 на табло отобразится значение минимально допустимого тока фазы в процентах от номинального. Так, надпись
«I370» означает, что при снижении тока до уровня 0,7 номинального АД
должен быть отключен через время t3.
t2, t3.
66
При установке параметров t0, t1, t2 и t3 на табло будет высвечиваться
время в секундах для той или иной операции. Например, надпись «t103»
означает, что превышение током четырехкратного номинального значения
вызовет отключение двигателя через 3 с.
После установки и запоминания всех параметров вернитесь в основное меню, нажав кнопку . МТД готов к работе.
Описание лабораторной установки
При исследовании контактора (блок 364) напряжение на его обмотку
подается от регулируемого автотрансформатора (блок 318.2). Измеряется
напряжение мультиметром блока 508.2. Электрическая схема соединений
показана на рис. 2.38, а.
При исследовании теплового реле (блок 356) источником питания
служит регулируемый автотрансформатор (блок 318.2) и подключаемый
автоматическим однополюсным выключателем (блок 359) понижающий
однофазный трансформатор (блок 372). Величина тока, пропускаемого через один из нагревательных элементов и контакты теплового реле, а также
время срабатывания реле определяются по показаниям измерителя тока и
времени (блок 524). Вольтметр (блок 512) показывает напряжение на выходе автотрансформатора. Электрическая схема соединений приведена на
рис. 2.38, б.
Для сборки схем магнитных пускателей используются два контактора (блоки 364), электротепловое реле (блок 356), кнопочный пост управления (блок 354.1), блок 355.1 световой сигнализации и блок 368 управления
и защиты асинхронного двигателя, содержащий МТД. Напряжение, подаваемое на двигатель (блок 106), и потребляемый им ток измеряются вольтметром (блок 512) и амперметром (блок 513.1). Защита от КЗ в силовых
цепях осуществляется автоматическим трехполюсным выключателем
(блок 360), в цепях управления – автоматическим однополюсным выключателем (блок 359). Собранная схема МП подключается к сети через трехфазный источник питания (блок 201.4).
Порядок выполнения работы:
Измерение параметров контактора:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного зазем-
ления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» автотрансформатора.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.38, а. Переключатель пределов мультиметра, используемого в качестве вольтметра, установите в положение «200 V» переменного тока, прибор включить в схему
через гнезда «СОМ» и «V».
3. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0» (крайнее против часовой стрелки).
67
а)
б)
Рис. 2.38. Электрические схемы исследования контактора (а)
и теплового реле (б)
4. Включите тумблеры «СЕТЬ» автотрансформатора и блока мультиметров, включите используемый прибор.
5. Медленно увеличивайте напряжение на выходе автотрансформатора до включения контактора. В момент включения зафиксируйте значение напряжения U
на обмотке контактора.
вкл
6. Медленно снижайте напряжение до отключения контактора, зафиксируйте значение напряжения U
7. Вычислите коэффициент возврата контактора как k = U
в момент отключения.
откл
откл/Uвкл
.
Исследование теплового реле:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного заземления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» автотрансформатора.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.38, б. Вращая ре-
гулятор электротеплового реле, установите уставку 0,5 А. Нажмите на
шток реле, если он выступает.
3. Установите рукоятку автотрансформатора в положение «0», включите тумблеры «СЕТЬ» автотрансформатора и измерителя тока и времени.
4. Установите на выходе автотрансформатора напряжение 200 В и
включите однополюсный выключатель. После срабатывания теплового реле отключите выключатель. Показания измерителя тока и времени (ток I
через реле и время его срабатывания t) запишите в табл. 2.12.
Таблица 2.12
Ток I, А …
Время t, с …
5. Примерно через 5 мин (время, необходимое для охлаждения реле)
нажмите на его шток, установите напряжение на 20 В ниже и, включив выключатель, проведите новое измерение тока и времени срабатывания.
68
Снижайте напряжение и повторяйте опыты до тех пор, пока время срабатывания реле не превысит 30 с.
6. По данным табл. 2.12 постройте зависимость t = f(I) – времятоковую характеристику теплового реле.
Нереверсивный магнитный пускатель:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного заземления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» трехфазного блока
питания.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.34.
3. Не включая автоматического трехполюсного выключателя QF,
включите трехфазный блок питания, однополюсный выключатель SF и,
нажимая на кнопки «Пуск» и «Стоп», убедитесь, что контактор включается
и выключается.
4. Включите выключатель QF и запустите двигатель, нажав на кнопку «Пуск». Остановите АД, нажав на кнопку «Стоп».
Реверсивный магнитный пускатель:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного заземления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» трехфазного блока
питания.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.36.
3. Не включая автоматического трехполюсного выключателя QF,
включите трехфазный блок питания, однополюсный выключатель SF и,
нажимая на кнопки «Вперед», «Назад» и «Стоп», убедитесь, что контакторы включаются и выключаются поочередно.
4. Включите выключатель QF и запустите двигатель, нажав на кнопку «Вперед». Измените направление вращения двигателя, нажав на кнопку
«Назад». Остановите АД, нажав на кнопку «Стоп».
Магнитный пускатель с МТД:
1. Соедините желто-зелеными проводниками гнезда защитного заземления используемых в работе блоков с гнездом «РЕ» трехфазного блока
питания.
2. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2.37.
3. Запрограммировать МТД, установив номинальный ток каждой фазы двигателя равным 0,42 А, параметры I2, I3, t0, t1, t2, t3 – по указанию
преподавателя. Ориентировочные значения: I2 = 25 %; I3 = 70 %; t0 = 10 с;
t1 = 2 с; t2 = 3 с; t3 = 2 с. Порядок программирования указан выше.
4. После проверки преподавателем установленных параметров,
нажимая кнопку МТД, добейтесь свечения индикатора «ВПЕРЕД».
Кратковременным нажатием кнопки осуществите пуск двигателя. Убе-
69
дитесь, что табло МТД показывает величину фазного тока АД. Переключение между фазами осуществляется нажатиями кнопки . Остановите
двигатель, нажав кнопку .
5. Запустите двигатель и, нажимая кнопку , добейтесь свечения
индикатора «НАЗАД». Нажатием кнопки осуществите реверс двигате-
ля. Убедитесь, что при реверсе сделана пауза для выбега двигателя, продолжительность которой соответствует параметру t0.
6. Смоделируйте ненормальный режим – обрыв фазы. Для этого отключите один из проводников, подающий питание на работающий АД.
Убедитесь, что двигатель отключается через время t3, а на табло высвечивается надпись «OL3».
7. Отключите блок питания, установите на вал двигателя тормозное
устройство, включите блок питания и смоделируйте режим перегрузки,
подав напряжение на заторможенный АД. Ток перегрузки можно контролировать по амперметру. Убедитесь, что двигатель отключается через время t2, а на табло высвечивается надпись «OL2».
В отчете к лабораторной работе следует указать цель работы, привести результаты измерений и расчетов, выполненных при исследовании
контактора и теплового реле, времятоковую характеристику реле. Отметить, соответствуют ли значения напряжений включения и отключения
контактора требованиям ГОСТ IEC 60947-4-1–2021. Привести изученные
схемы МП.
Контрольные вопросы
1. Укажите назначение МП.
2. Опишите конструкцию контактора МП.
3. Для чего предназначены дополнительные контакты контактора МП?
4. Почему опасны вибрации контактов при включении МП? Какие
меры принимаются для уменьшения этих вибраций?
5. Каким образом МП осуществляют защиту АД от ненормальных
режимов работы?
6. Зачем МП дополняются предохранителями или автоматическими
выключателями?
7. Укажите назначение и принцип действия механической и электри-
ческой блокировок в реверсивном МП.
8. Поясните работу схемы нереверсивного и реверсивного МП.
9. Опишите принцип действия биметаллического теплового реле.
10. Что характеризуется понятием «категория применения пускателя»?
11. По каким основным техническим параметрам выбираются МП?
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]