Цель работы
Изучить устройство, назначение, область применения и электрические схемы аппаратов ручного управления.
Порядок выполнения работы
1)Изучить назначение и область применения аппаратуры;
детально изучить натурные образцы аппаратуры, определить ее комплектность и конструктивные особенности;
) изучить принципы, использованные при создании электрических схем аппаратуры, обеспечивающие ее работу без потери управления, блокировку при повреждении изоляции и снятии крышек, отключение при ненормальных и аварийных режимах.
В данной работе необходимо изучить устройство, область применения, назначение, параметры и характеристики следующих коммутационных электрических аппаратов:
а) рубильников типа РРБ, РПБ, РПЦ, Р2000; переключателей ПВМ, ППМ, ПКВ; командоаппаратов (контроллеров, кнопок управления, путевых и конечных выключателей), штепсельных разъемов типа РШ, муфт типа ТМ, разветвительных коробок КР-1 и КШВ—I;
б) автоматических выключателей серии А3700, АЕ20;
в) предохранителей серии ПР-2, НПН2-60, ПН-2, ПНБ-2;
г) Взрывобезопасных пускателей ручного управления серии НРВ-3 и ПРШ-1 со штепсельным вводом, реверсивных выключателей БРК-20
д) Взрывобезопасных автоматических фидерных выключателей серии АФВ (АФВ-1А, АФВ-2А, АФВ-3) с дистанционным отключением (АФВД-2БК) и серии АВ (АВ200Д)), АВЗ1БР);
е) рудничных выключателей серии ВРН для шахт, не опасныхпо газу и пыли.
4. Содержание отчета
В отчете необходимо кратко привести
Типы и технические данные основной серийно выпускаемой аппаратуры ручного управление общепромышленного, руднично-нормального и взрывобезопасного , указанной в п.3
Конструктивные особенности аппаратуры
Схемы пускателей ПИЛ-1 АФВ-1А и ВРИ-100
5. Методические указания к выполнению лабораторной работы
Пускатели ручного управления применяются для управления и защиты электродвигателей малой мощности, а также кабельных сетей небольшой протяженности.
Для защиты от токов короткого замыкания и значительных перегрузок применяют плавкие предохранители и реле максимального тока. Конструкция плавкого предохранителя показана на рис.3.1,а.
Под действием больших токов перегорает плавкая вставка , вызывая дугу внутри фибровой трубки и повышение температуры, которое способствует выделению большого количества газов со внутренней поверхности трубки создавая высокое давление благоприятствующее быстрому гашению дуги.
Устройство максимального реле показано на рис.З.1б. В разрыв силовой фазы устанавливается катушка 3, насаженная на неподвижный сердечник 4, связанный с подвитым якорем 2. При аварийном режиме в катушке действует большой ток, создающий большой магнитный поток, притягивающий якорь, который механически связан с ударником 1, воздействующим на механизм свободного расцепления.
Величина тока срабатывания максимального расцепителя регулируется натяжным устройством 6 пружины 7. Для проверки защиты
косвенным методом на магнитопроводе некоторых реле устраивают Проверочную обмотку 5, имеющую большое число витков и способную вызвать срабатывание реле при подаче на ней линейного напряжения сети. Кроме указанных реле прямого действия (действующих непосредственно на механизм свободного расцепления), существуют реле косвенного действия, при срабатывании которых якорь замыкает или размыкает соответствующие контакты, включаемые в цепь управления.
Защита от перегрузки может быть выполнена с помощью максимально токовых реле с замедлителем (для отстройки от кратковременных перегрузок, например при пуске двигателей) или тепловых реле.
Биметаллическое тепловое реле показано на рис.3.1.в Основная часть его - биметаллическая пластинка 2, закрепленная на стойке 3 и помещенная в нагреватель I, включаемый последовательно в силовую цепь.
При длительной перегрузке биметаллическая пластинка, нагреваясь изгибается вверх, освобождая рычаг 5, который под действием пружины 4 размыкает контакты 6, включаемый в цепь управления. После остывания пластинка возвращается в исходное положение, но контакты реле могут быть замкнуты только вручную - нажатием кнопки возврата 7. Изготовляются также тепловые реле прямого действия, в которых биметаллическая пластинка воздействует непосредственно на механизм свободного расцепления, производя отключение контактной системы при перегрузке.
Минимальная и нулевая защиты соответственно служат дли отключения коммутируемого аппарата при снижении напряжения в сети до 60-70 % и его исчезновения. Выполняются с помощью реле напряжения прямого или косвенного действия с соответствующей уставкой. Снижение напряжения опасно в связи с увеличением тока двигателей при постоянном моменте, исчезновение напряжения само по себе опасности не представляет, но может возникнуть аварийная ситуация при повторной подаче напряжения, если двигатели горных машин не будут отключены от сети.
Воздушные автоматические выключатели серии А3700
Это двухпозиционные аппараты, предназначенные для замыкания и автоматического, дистанционного или ручного размыкания силовых электрических цепей под нагрузкой.
Автоматы применяются в случаи нечастых включений (не более нескольких раз в сутки), так как их контакты не расчитываются на постоянные включения и отключения.
В зависимости от назначения автоматы изготавливаются одно-, двух- или трехполюсными.
Различает следующие разновидности наиболее распространенных автоматов: I) установочные; 2) универсальные и 3) быстродействующие.
Установочные автоматы. Установочными называются автоматы серии А-3700, они выпускаются для напряжения до 250 В постоянного тока и до 660 В переменного тока на номинальные токи от 160 до 630 А.
Автомат смонтирован на пластмассовом цоколе и закрывается пластмассовым кожухом. В установочных автоматах используются три вида расцепителей: тепловой, электромагнитный (максимально-токо- вый) и комбинированный, комбинация теплового и электромагнитного расцепителей,действующие на общую отключающую рейку механизма свободного расцепителя.
Для того чтобы после автоматического отключения включить автомат, необходимо ручку сначала перевести в крайнее нижнее положение, дальше рукоятка переводится в крайнее верхнее положение.
В автоматах последних выпусков в каждом полюсе устанавливаются максимальные расцепители с нерегулируемой уставкой срабатывания. Кроме того, выключатель содержит вспомогательные контакты, независимый расцепитель и нулевой расцепитель напряжения.
Взрывобезопасные пускатели
Пускатель ПРШ-І состоит из выключателя и двух трубчатых плавких предохранителей типа ПР-2, встроенных во взрывобезопасную оболочку. Отвод кабеля от пускателя к потребителю осуществляется при помощи штепсельной муфты.
Крышка пускателя сблокирована с рукояткой выключателя и поэтому замену плавких вставок и разъединение штепселя можно осуществлять только при обесточенном пускателе.
Пускатели предназначены для подсоединения к электрической сети напряжением до 660 В токоприемников с активной и индуктивной нагрузкой и защиты от аварийных режимов. Указанные пускатели имеют усиленную контактную систему с мгновенным размыканием кон-
тактов , улучшенную конструкцию кабельной арматуры (рис.3.2)
5.4.
Выключатели реверсивные ВРК-20
Предназначены для коммутации цепей управления, а также силовых цепей асинхронных короткозамкнутых двигателей мощностью до 35 кВт и способны осуществлять аварийное отключение двигателя мощностью до 130 кВт (не более 5 отключений).
Достигается это применением металлокерамических силовых контактов и двойного разрыва дуги с гашением её в индивидуальных для каждой фазы камерах.
5.5. Взрывобезопасные штепсельные разьемы типа РШ выпускаются на
номинальные токи 63, 160, 250 и 320А
2
для кабелей сечением 16 ... 95 мм ,
5.6. Муфты тройниковые ТМ предназначены для соединения кабелей в местах их разветвления в силовых и осветительных шахтных сетях напряжением до 250 В. Муфты ТМ -б - для гибких кабелей с наружным диаметром 20-25 мм при длительном токе не более 45 А.
МугЬты ТМ-10 - для гибких и бронированных кабелей с наружным
диаметром 20...25 мм; при длительном токе не более 60 А.
Разветвительные коробки КР-1 и шинные коробки КШВ- 1 служат для соединения шахтных гибких (КР-1, КШВ-1) и бронированных (КШВ-1) кабелей в местах их разветвления при напряжении 660 В и длительном токе не более 200..220 А с числом вводов: силовых - 3 контрольных - 3.
Взрывобезопасные автоматические выключатели с ручным управлением АФВ- 1А(200 А), АФВ-2А(З50 А), АФВ-3(500 А) и автоматические выключатели с ручным управлением и дистанционным отключением АФВД-2БК(З5О А) (рис.3,3). Схемы выключателей АФВ отличаются от приведенной тем, что в них отсутствуют трансформаторы ТV и ТС , репе К и кнопочный пост управления с кнопкой S . Обмот-
ками ОП-1 и 0П-2 с помощью кнопок S1 и S2 проверяется функционирование МТЗ. В аппарате установлены стабилизатор TS и два токовых рвсцепителя QF2 и QF3 .
MTЗ оснащена механической защелкой,запирающей контактную систему в отключенном состоянии после ее срабатывания. Для освобождения защелки необходимо вскрывать выключатель. При срабаты- вании реле утечки выключатель не блокируется, что позволяет определить характер повреждения.
Взрывобезопасные автоматические выключатели АВ-200Д0 и АВ-320Д0 на токи соответственно 200 и 320А с дистанционным отключением (ДО). Схема содержит следующие элементы разъединитель QS , автоматический выключатель QF c независимым QF1, нулевым QF2 и максимальным QF3 расцепителями. Блок максимальной токовой защиты А1(ПМЗ); трансформатора тока ТА1, ТА2 и ТАЗ; блоки блокировочного реле утечки А2(БРУ), дистанционного отключения АЗ(ДО), присоединения блокировочного реле утечки А4 и диодов А5; трансформатор напряжения ТV ; кнопки S проверки БРУ и S2 возврата ПМЗ; сигнальные лампы H1 , H2 и Н3 ; вольтметр РV с добавочным резистором R .
В настоящее время выпускаются выключатели АВ-320АПВ, в которых применен электромагнитный привод автоматического выключателя,
( схема дополнена блоком АПВ, обеспечивающим повторное включение после срабатывания реле утечки, если сопротивление изоляции превышает 30 кОм ).
Рудничные выключатели серии ВРН
Выключатели ВРН предназначены для работы в трехфазных сетях переменного тока с изолированной нейтралью в рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, для защиты от токов КЗ , а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.
Техническая характеристика выключателей следующая:
Электрическая схема выключателя (рис.3.4) обеспечивает защиту от токов КЗ , отходящих от выключателя цепей (защита ПМ3), проверку действия максимальной токовой защиты ПМЗ; световую сигнализации о включении выключателя. о срабатывании максимальной токовой защити ПМЗ.
Вопроси для самоконтроля
Какие особенности работы фидерных автоматов?
Какими видами защиты снабжаются аппараты ручного управления?
Какие отличительные особенности аппаратов серий ВРН и
АФВ?
Какие принципиальные отличия максимальной и тепловой защиты?
Какие конструктивные требовании к аппаратуре общепромышленного исполнения, рудничного, нормального и взрывобезопасного?
Какое назначение максимальных токовых расцепителей и нулевых расцепителей напряжения?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
АППАРАТУРА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В
Аппаратура дистанционного управления служит для коммутации электрических цепей и управления асинхронными двигателями горных машин. Для уменьшения ущерба, наносимого нормальными и аварийными режимами, аппараты дистанционного управления оснащаются устройствами защиты. Поэтому все аппараты дистанционного управления содержат основные элементы: контактную систему и электромагнитную систему, управляющую контактной (контактор), и устройства защиты.
Цель работы
Изучить устройство, назначение, область применения и электрические схемы аппаратов дистанционного управления.
Порядок выполнения работы
Изучить устройство, назначение, область применения и принцип действия магнитных пускателей:
а) нормального общепромышленного исполнения типов ПМЕ и ПМА
б) рудничного нормального исполнения типа ПРН;
в) рудничного взрывобезопасного исполнения типа ПВИ;
г) реверсивных взрывобезопасного исполнения;
д) тиристорных пускателей.
Содержание отчета
Привести краткое описание устройства аппаратов дистанционного управления, области применения, технические характеристики. эскизы основных узлов.
Вычертить схемы аппаратов дистанционного управления и кратко описать их работу.
Описать возможные неисправности магнитных пускателей и способы их обнаружения.
Методические указания к выполнению самостоятельной
работы
Наиболее важным элементом магнитного пускателя является
контактор (рис.4.1), служащий для коммутации силовой цепи. Он содержит контактную систему с дугогасительной камерой, принципиально не отличающуюся от аналогичных элементов аппаратуры ручного управления (работа №3) и электромагнитную систему, состоящую из магнитопровода, якоря, катушки "К". При обтекании катушки током якорь притягивается к неподвижной части магнитопровода, прижимая подвижные контакты к неподвижным, которые остаются в замкнутом положении до тех пор, пока катушка обтекается током достаточной величины. Если произойдет значительное снижение напряжения сети, питающей контактор, то катушка не сможет удержать якорь в притянутом положении — значительно ослабнет магнитный поток и контактор разомкнется. Контакторы управляются кнопочной распорядительной аппаратурой. Нормально разомкнутая кнопка S1 в рабочем положении пускателя блокируется блокконтактом, замыкающимся одновременно с силовыми контактами. Если произошло отключение пускателя, то блокирующий контакт разомкнется и при повторной подаче напряжения пускатель останется разомкнутым.
На основании вышесказанного, можно сделать вывод, что магнитные пускатели обладают нулевой и минимальной защитой.
Максимальная и тепловая защиты принципиально такие же,как и у аппаратов ручного управления (см.работу № 3).
5.1. Пускатели серии ПМЁ и ПМА
Выпускаются в открытом, защищенном и пылебрызгозащищенном исполнении.
Имеются
следующие исполнения; нереверсивные,
реверсивные без теплового реле, с
тепловым реле.
Электрическая схема нереверсивного пускателя с тепловым реле приведена на рис.4.1. При начатии кнопки " S1 " втягивающая катушка контактора К обтекается током по цепи: А3 нормально закрытый контакт теплового реле РТ2 , нормально закрытый контакт теплового реле РТ2, отпущенная кнопка S2, нажатая кнопка S1, катушка контактора К , А1 . Источником тока является сама сеть (фазы А1 и А3 ). Контактор срабатывает, замыкая силовые контакты К , подключающие двигатель к сети, и блокировочный контакт К , шунтирующий кнопку S1 . После чего кнопка S1 может быть отпущена, а контактор будет получать питание по той же цепи, минуя кнопку S1 через блокировочный контакт. Отключение пускателя производится нажатием кнопки S2, разрывающей цепь катушки контактора, который отключаясь разомкнет силовую цепь и блокконтакт. Так как кнопка S1 нормально разомкнута, то пускатель остается в разомкнутом состоянии. Защита от перегрузок осуществляется с помощью тепловых реле (разрывающих подобно кнопке S2 цепь контактора). Защита от коротких замыканий осуществляется с помощью плавких предохранителей, которые устанавливаются в начале питающей линии.
5.2. Пускатели рудничного нормального исполнения
Для рудников и шахт, не опасных по газу и пыли, предназначены пускатели серии ПРН в рудничном нормальном исполнении, разработанные на номинальное напряжение до 660 В и на номинальные токи 63 (ПРН-63), 100 (ПРН-100) и 200 А (ПРН-200). Электрическая схема пускателя ПРН приведена на рис.4.2.
Силовая цепь пускателя состоит из силовых вводных зажимов А Б и С , блокировочного разъединителя Q, главных контактов контактора, защиты от перегрузки F2 и F3, силовых выходных зажимов A3 Б3 и C3 . В качестве коммутационного аппарата применен контактор типа КT.
Схема дистанционного управления состоит из измерительного моста, который включает в себя резисторы R1 R2 R3 R4 R5 R6
В измерительную диагональ моста включено реле К4, (типа РКН), реагирующее на изменение сопротивления отходящей от пускателя цепи дистанционного управления. Питание схемы осуществится от трансформатора Т1 переменного тока напряжением 36 В.
Для защиты от самопроизвольного включения контактора в ре-
зультате возможных неполадок в схеме, повышения напряжения, а также для контроля за целостностью или замыканием дистанционного управления установлено реле К3 (типа РКН), включенное через резистор R4, параллельно резистору R3 . Магнитный пускатель К2 (типа ІМЕ) предназначен для коммутации втягивающей катушки контакторов К1 .
Электрическая схема пускатели обеспечивает защиту от замыканий в цепях дистанционного управления, от самовключения пускателя при повышении напряжения питающей сети до 150% Un, от обрыва или увеличения сопротивления заземляющей цепи более 100 Ом, нулевую защиту и защиту от опрокидывания, а также дистанционное включение только с одного места и отключение как с помощью кнопки "стоп", встроенной в пускатель, так и с помощью кнопочных постов, подключенных к пускателю.
5.3. Рудничные взрывобезопасные магнитные пускатели
Для шахт, опасных по газу и пыли, в рудничном взрывобезопасном исполнении выпускаются пускатели с искробезопасными цепями управления. Техническая характеристика их приведена в таблице.
Кроме того, в настоящее время выпускаются магнитные пускатели серии ПВ на напряжение 1140В и номинальные токи 25, 63 и 250А. Пускатели имеют цилиндрическую сварную оболочку с круглой съемной крышкой на шарнирах.
Электрическая схема пускателя ПВИ-25Б представлена на рис.4.3.
Разъединитель в пускателе ПВИ допускает трехкратное отключение заторможенного двигателя и расположен в специальной взрывобезопасной камере.
В пускателях ПВИ-25, 63 и 125 применены катушки контакторов на переменном токе, а ПВИ-250 - на постоянном. Пускатели ПВИ
ЗІ
снабжены максимально токовой защитой мгновенного действии УМВ с питанием реле постоянным током через трансформатор тока и выпря- митель. Защита допускает плавную регулировку в пределах 200-600 % номинального тока пускателя. Возврат защиты осуществляется кнопкой (нельзя допускать повторное включение КЗ) При срабатывании защиты загорается лампа ЛЗ.
Питание цепей управления и защиты осуществляется от феррорезонансного трансформатора СТ, стабилизирующего выходное напряжение, для стабилизации применен конденсатор С1.
С целью искробезопасности и устойчивой работы цепи управления вторичная обмотка СТ выполнена из высокоомного материала - манганина.
Включение пускателя осуществляется кнопкой S1. Реле РП обтекается постоянным током от одной полуволны и своими контактами включает контактор К . Отключение осуществляется кнопкой S2, при этом РП обтекается переменным током, который мал из-за большого индуктивного сопротивления катушки РП. Резистор Rш предупреждает КЗ в цепи управления второй полуволны тока.
При включении пускателя контакт К1 размыкается, К2 - замыкается. РВ получает питание и замыкает свой контакт и цепи убавления. При отключении пускателя РВ продолжает питаться от заряженного конденсатора С2 и в течение 2,5...3с его контакт шунтирует катушку реле управления РП, препятствуя его включении, что ограничивает число отключений контактора до 100..120 в час.
Нормально закрытый контакт РВ на период выдержки времени отключает от сети БРУ.
Пускатели ПВИ снабжены блокировочньм реле утечки (БРУ) электромагнитного типа.
Защита БРУ предупреждает возможность включения пускателя при снижении сопротивления изоляции трех фаз в кабеле и обмотках двигателя относительно земли до 15 кОм в сети З8О В и до 30 кОм в сети 660 В,
Предусмотрена также проверка БРУ через проверочное сопротивление Rn =12кОм в сети З80В и 22 кОм в сети 660 В.
5.4 Реверсивные магнитные пускатели
В настоящее время широко эксплуатируются реверсивные пускатели общепромышленного исполнения, а также взрывобезопасные маг-
32
нитные пускатели с искробеэопасньми цепями управления ПМВИР-4І на ток 60 А и ПМВИР-5І на ток 120 А, а также ПВИР-63 и ПВНР-250 на токи 63 и 250 А при напряжении 660 В.
Для работы в сетях 1140 В изготовляются пускатели ПВ-1140- 2x25 и ПВ-1140-2х63,допускающие и раздельное управление двумя двигателями.
5.5 Тиристорные пускатели
.Электропромышленностью осваивается выпуск бесконтактных пускателей на кремниевых управляемых вентилях (тиристорах) с необходим комплексом защит электродвигателя. По сравнению с магнитными пускателями тиристорные пускатели имеют следующие преимущества :
отсутствие механических и коммутирующих контактов, что исключает образование электрической дуги при коммутации; наличие большой коммутационной способности и большой срок службы; высокое быстродействие системы; возможность большого числа включений в час; плавный пуск двигателя; устойчивость к механическим воздействиям (увару, вибрации, тряске и т.п.).
Одна из схем тиристорных пускателей приведена на рис. 4.4.
При разомкнутой кнопке S положительная полуволна тока проходит по цепи: обмотка W3 трансформатора Tр1 - вентиль V1 - резистор R2 - управляющий электрод тиристора Vs - вентиль V2 - обмотка Wз. Это обеспечивает открытое состояние тиристора Vs, который шунтирует емкость С2, обеспечивающую нормальное открывание тиристора V6 шунтирующего в открытом состоянии обмотку трансформатора Tp1 . Так как емкость C2 разряжается через тиристор V5 , то тиристор V6 закрыт, цепь обмотки Wo трансформатора Тр2 разомкнута и, следовательно, отсутствует ток управления на силовых управляемых тиристорах TV1 – TV3 , управляющие электроды которых запитываются от вторичных обмоток трансформатора Тр2 . Тиристоры TV1-TV3 закрыты, двигатель М отключен.
При замыкании кнопки S положительная волна тока шунтируется вентилем Vo и не проходит по вышеуказанной цепи. Это вызывает запирание тиристора, а емкость С2 больше не шунтируется. В этом случае отрицательная волна проходит по цепи: обмотка W3 - вентиль V3 - управляющий электрод тиристора V6 - вентиль Vn – резистор R1 - вентиль V4 - обмотка W3 .В результате откры-
вается тиристор V6 , который шунтирует цепь выпрямительного моста. Следовательно, цепь трансформатора Тр1 замыкается, по обмотке Wо трансформатора идет ток, на управляющих электродах силовых тиристоров TV1-TV3 появляется управляющий сигнал, тиристоры открываются и подключают двигатель М к сети.
Защита от токов короткого замыкания в силовой цепи осуществляется предохранителями ПР1 и ПР2 . При коротком замыкании жил управления прерывается цепь тока управления тиристора V6, которая при этом закрывается и отключает питание первичной обмотки Wo трансформатора Тр2 , что обусловливает снятие управления от силовых тиристоров ТV1-TV3
Защита при обрыве жилы заземления осуществляется злементами системы, которые выбраны так, что при определенном сопротивлении жилы заземления ток управления тиристора V5 вполне достаточен для его открытия. При открытии тиристора V5 емкость С2 разряжается через него, а тиристор V6 закрывается.
Из бесконтактных пускателей наиболее часто применяются ти- ристорные пускатели ПТ40-380, ПТ40-380РД (реверсивные) и пусковые тиристорные устройства ПТУ-63 открытого исполнения, расчитанные для работы при напряжении 380 В переменного тока. Номинальные токи этих пускателей равны 46...63 А, число циклов включено- отключено-(I...15)•106, срок службы - I •104 ч.
Вопросы для самоконтроля
I. Какие особенности конструкции и принципа работы магнитных пускателей общепромышленного рудничного нормального и взрывоопасного исполнения?
Объясните принцип работы защиты МТЗ.
Объясните принцип роботы нулевой защиты.
За счет чего ограничивается число включений в час магнитного пускателя?
5. Какое назначение защиты БРУ?
6. За счет чего достигается искробезопасность цепи управления?
7. Какие преимущества тиристорных пускателей.
[ 1;7;8]
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
В связи с тем, что на горных предприятиях технологический процесс ведется и в ночное время, а на шахтах не возможен доступ естественного дневного света к рабочим местам, требуется применение искусственного освещения для создания нормальных условий труда.
Хорошее освещение способствует снижению травматизма, повышению производительности труда и качества выполняемых работ за счет уменьшения зрительной и общей утомляемости, улучшения обзора рабочего места.
Электрические осветительные установки, оснащенные тепловой или газоразрядными источниками света, нашли самое широкое распространение в современной технике.
Цель роботы
Изучить устройство, назначение, область применения и электрические схемы осветительных приборов.
