Eng Ru
Отправить письмо

Электрические аппараты управления общепромышленными механизмами. Электрические аппараты


Электрические Аппараты

1

Электрические аппараты

Общее определение

Электрические аппараты - это электротехническое устройство предназначенное для различных целей : включение и отключение электрических цепей, контроль их состояния, управление, измерение и защита электрических и неэлектрических объектов.

Электро-техническое устройство - это промышленное изделие предназначенное для выполнения определенной функции при решении комплексной задачи: производства, распределения, контроля, преобразования и использования электрической энергии.

Режимы работы электротехнических устройств.

Номинальный режим работы - это такой режим, когда элемент электрической цепи работает при значениях тока, напряжениях, мощности указанных в техническом паспорте, что соответствует наивыгоднейшим условиям работы с точки зрения экономичности и надежности (долговечности).

Пример : электрическая лампа.

Нормальный режим работы - режим, когда аппарат эксплуатируется при параметрах режима незначительно отличающихся от номинального.

Аварийный режим работы - это такой режим, когда параметры тока, напряжения, мощности превышают номинальный в два и более раз. В этом случае объект должен быть отключен.

Приемник электрической энергии или электроприемник - это устройство предназначенное для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (тепловую. механическую, химическую и т.д.).

Электрическая установка - совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями в которых они установлены) предназначеные для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения и преобразования ее в другой вид энергии.

Электрические установки по условиям электробезопастности подразделяются в ПУЭ на :

•до 1000 B

•больше 1000 B

(по действующим значениям напряжения).

Классификация электрических аппаратов.

Многообразие видов аппаратов и выполнении ими функций и совмещение в одном аппарате нескольких функций не позволяет строго классифицировать их по одному признаку.

I)Классификация по назначению: 1)Коммутационные аппараты.

Основное назначение - это включение, отключение, переключение электрических цепей.

•рубильники

•пакетные переключатели

•различные переключатели

•автоматические выключатели

•предохранитель

Особенность : редкое включение, отключение. 2)Защитные аппараты.

Основное назначение - это защита электрических цепей от токов короткого замыкания и перегрузок

•автоматические выключатели

•предохранитель.

3)Пускорегулирующие аппараты.

2

Основная функция этих аппаратов это управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Их еще называют аппараты управления (АУ)

•контакторы

•пускатели

•командо-контроллеры

•реостаты

Особенности : частое включение, отключение до 3600 раз в час т.е. 1 раз в секунду. 4)Ограничивающие аппараты.

Функцию ограничителя токов короткого замыкания (ТКЗ) выполняют реакторы, а функцию перенапряжения (разрядники).

5)Конролирующие аппараты.

Основная функция этих аппаратов заключается в контроле за заданными электрическими и неэлектрическими параметрами

•реле

•датчики

6)Измерительные аппараты.

Основная функция - изолирование цепи первичной коммутации (силовой цепи, цепи главного тока) от измерительных цепей, они преобразуют контролирующий параметр в форму удобную для измерения

•трансформаторы тока

•трансформаторы напряжения

•делители напряжения

7)Регулирующие аппараты.

Предназначены для автоматизации, стабилизации и регулирования заданного параметра электрической цепи.

II)Классификация по напряжению: 1)До 1000 В (660 В включительно) 2)Аппараты больше 1000 В.

III)Классификация по роду тока : 1)Постоянного тока 2)Переменного тока промышленной частоты

3)Переменного тока повышенной частоты

IV)Классификация по роду защиты от попадания в электрические аппаратыинородных тел и защиты персонала от прикосновения с токоведущими и подвижными частями, а также отпопадания влаги. По ГОСТу14054-80.

Степень защиты выражается условными буквенно-цифровымиобозначениями (БЦО), которые приняты во всем мире.

IP - международная степень защиты

XX - защита от попадания твердых тел и влаги.

I P X X

От влаги

1)Защита от пыли: От твердых тел

Если стоит 0 значит защита отсутствует.

Если стоит 1 значит защита от преднамеренного доступа, от попадания крупных тел диаметром не менее

52.5 мм ≥ 52.5 мм (ладонь).

Если стоит 2 значит защита от попадания инородных тел ≥ 12.5 мм и длиной 80 мм(палец).

Если стоит 3 значит защита от преднамеренного доступа тела диаметром ≥ 2.5 мм (защита от инструмента.

Если стоит 4 значит защита от преднамеренного доступа тела диаметром ≥ 0.1 мм.(проволока). Если стоит 5 значит полная защита персонала, защита от отложения пыли.

Если стоит 6 значит полная защита персонала, защита от попадания пыли. 2)Защита от влаги:

3

Если стоит 0 значит защита отсутствует Если стоит 1 значит защита от капель сконцентрированной воды. Если стоит 2 значит защита от капель

Если стоит 3 значит защита от дождя (от капель падающих вертикально под углом в 60°) Если стоит 4 значит защита от брызг любого направления Если стоит 5 значит защита от струй

Если стоит 6 значит защита от воздействий воды характерных для палубы корабля (волны) Если стоит 7 значит защита от погружения в воду

Если стоит 8 значит защита от длительного погружения в воду под давлением (глубоководный электрический аппарат).

IP00 - открытое исполнение

IP20 - защищенное исполнение

IP44 - брызгозащищенное исполнение

IP54 - пылезащищенное исполнение IP66 - морское исполнение

IP67 - герметичное исполнение

V)Классификация по работе в определенных климатических условиях и категории размещения.По ГОСТу 15150-69.

Установлено пять категорий размещения электрических аппаратов:

1)Электрические аппараты предназначенные для работы на открытом воздухе.

2)Электрические аппараты предназначенные для работы на

открытом воздухе под навесом, в палатке,

механическом кожухе.

 

3)Электрические аппараты предназначенные для работы

в закрытом помещении без отопления

(трансформаторные подстанции).

 

4)Электрические аппараты предназначенные для работы в закрытых помещениях с отоплением.

5)Электрические аппараты предназначенные для работы в помещениях с повышенной влажностью и почве (шахты, подвалы).

ГОСТ 15543-70конкретизирует предыдущий ГОСТ в части классификации электрических аппаратов в определенных климатических условиях, которые характеризуются изменением в температуре и влажности

воздуха,

а также пределами их изменения во времени в определенной климатической зоне.

Установлены следующие климатические зоны:

русское латинское

 

 

 

1)

Зоны умеренного климата

У

N

2)

Зоны умеренного и холодного климата

УХЛ

NF

3)

Зоны тропически-влажногоклимата

ТВ

TH

4)

Зоны тропически-сухогоклимата

ТС

TA

5)

Зоны тропического климата

Т

T

6)

Для всех климатических районов на суше и на море

О

U

Пример:

Маркировка магнитного пускателя:ПМА-6122У22Б.Судя

по У2

можно сказать, что: У -

данный аппарат предназначен для работы в странах с умеренным климатом при нормальных значениях температуры от -40°до +40° при среднемесячной влажности воздуха 80% при 20%.

2 - в помещениях имеющих свободный доступ наружного воздуха.

Классификация электрических установок.

Климатические возможности работы электрических аппаратов необходимо соотносить с категориями электрических установок.

1.Открытые или наружные электрические установки - это электрические установки на открытом воздухе защищены навесом и сетчатым заграждением.

2.Закрытые или внутренние - электрические установки находящиеся в закрытом помещении. Помещения бывают:

а)Сухие, где относительная влажность не превышает 60% при 20%. Такие помещения называются нормальными при отсутствии в них условий характерных для помещений жарких, пыльных, с химически опасной средой или взрывоопасных.

4

б)Влажные помещения, такие в которых пары и конденсированная влага выделяется лишь временно с влажностью не более 75%.

в)Сырые помещения, такие в которых относительная влажность длительно превышает 75%.

г)Особо сырые помещения, такие в которых влажность близка к 100% потолок и стены покрыты влагой. д)Жаркие помещения, такие, где температура длительно превышает +30° .

е)Пыльные помещения, где выделившиеся пыль попадает внутрь электрических аппаратов и электрических машин. Они подразделяются на :

•с проводящей пылью

•с не проводящей пылью.

ж)Помещения с химически активной средой, такие которые содержат пары или образовавшиеся отложения, действующие разрушающе на изоляцию и на токозащитные части.

3.Помещения с повышенной опасностью -

это

помещения в которых присутствуют следующие

условия:

 

 

 

а)Сырость и проводящая пыль.

 

 

 

б)Токопроводящий пол.

 

 

 

в)Высокая температура.

 

 

 

г)Возможность одновременного сопротивления

с

металлическими

корпусами и с заземленными

металлическими конструкциями.

4.Особо опасные помещения - это такие которым присущи следующие условия : а)Особая сырость.

б)Химически активная среда.

в)Одновременное наличие двух и более условий с повышенной опасностью.

Требования предъявляемые к электрическим аппаратам.

Все требования направлены к обеспечению нормальной эксплуатации во всех режимах, достаточно большой срок службы линии, минимальные затраты, отсутствие черезмерных световых и звуковых эффектов.

Требования определяются: а) Назначением аппарата б) Условиями эксплуатации

в) Необходимой надежностью электрических аппаратов.

Надежность - основной качественный показатель для основных электрических аппаратов определяемый надежностью узлов. Включает еще три понятия:

1)Безотказность - свойство непрерывно сохранять работоспособность.

2)Долговечность - свойство длительно сохранять работоспособность - сумма интервалов времени безотказной работы.

3)Ремонтопригодность - приспособленность к восстановлению работоспособности.

Наработка Ремонт

 

 

 

 

на

отказ

 

 

 

 

НЭ

Отказ

 

 

КЭ

t

 

Безотказность

 

 

 

 

Долговечность (технический ресурс)

 

Отказ - состояние электрического аппарата

когда одна или группа

характеристик выходит за

определенные пределы и аппарат теряет свойство работать.

 

Количественно надежность характеризуется интенсивностью потока отказа

 

 

λ =

n

1

 

 

 

 

 

 

 

 

N * t t

 

 

 

5

5)

- автоматическое срабатывание т.е. данный коммутационный аппарат срабатывает

автоматически при превышении какого-либопараметра сверх заданного. Размер квадрата : 1.5 Х 1.5 [мм] Старый ГОСТ : 2 Х 1 [мм].

6)

-

путевой или кольцевой выключатель т.е. происходит

срабатывание

данного

коммутационного

аппарата при достижении объектом какого-топространственного положения.

 

7)- самовозврат т.е. контакт возвращается в исходное положение.

8) - отсутствие самовозврата

9)- дугогашение

Б - Примеры построения контактных коммутирующих устройств.

6

контакт замыкающий (нормально открытый)

контакт размыкающий (нормально закрытый)

переключающий контакт

переключающий контакт с нейтральной точкой

Примеры использования квалифицирующих символов смотри выше. Дополнительно используемые символы :

1.Контакты импульсные Контакты импульсные - это контакты, которые замыкаются (размыкаются) на незначительный промежуток времени.

а) - при срабатывании б) - при возврате

в) - при срабатывании и при возврате

2.Контакты в контактной группе, срабатывающие раньше по отношению к другим контактам:

3.Контакты в контактной группе, срабатывающие позже по отношению к другим контактам :

4.Контакты замедления а) При срабатывании

7

б) При возврате

в) И при срабатывании и при возврате

Контакты двухпозиционных коммутационных устройств. 1.Однополюсный выключатель

2.Трехполюсный выключатель

Пунктирная линия показывает, что все полюса замыкаются и размыкаются одновременно. 3.Контакт замыкающий нажимного кнопочного устройства без самовозврата.

КК - контакт теплового реле Возврат элемента управления происходит посредством отдельного привода.

4.Контакт кнопочный с самовозвратом.

б - это старый ГОСТ.

Многопозиционные коммутационные устройства. 1.Переключатель однополюсный многопозиционный.

8

2.Трехпозиционный переключатель с нейтральным положением.

на освещение квартир

3.Ключ управления

Цепь 1 - 2 разомкнута в первом и втором положении ключа и замкнута в третьем положении ключа. В - Контакты контактных соединений.

а) Разъемное соединение

выше 1000 В

б) Разборное соединение или клемма

в) Неразборное соединение (пайка)

Размеры УГО (условно - графических обозначений ) выполняются как правило в стандарте или пропорционально увеличенные. Ориентация УГО должна быть такая, чтобы обеспечивался наи-болеепростой рисунок схемы с минимальным количеством изломов и пересечений линий связи.

Линии в электрических схемах.

9

Толщины линий выбираются в зависимости от формы схемы и размеров УГО. На одной схеме рекомендуется применять не более трех типов размеров линий по толщине:

в - тонкая , 2в - утолщенная ,

3в ... 4в - толстая ,

в = 0.2 - 1 мм.

Линии должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь минимальное количество изломов и взаимопересечений. Допускается применение наклонных линии связи, но длину этих линий по возможности следует ограничивать.

УГО и линии связи выполняются линиями одной толщины. Рекомендуемая толщина линий в ГОСТе 0,3 - 0,4 мм.

Примеры видов и толщин линий.

Наименование линий

 

Начертание

 

 

 

Толщина

Основное назначение

ГОСТ 2303-68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сплошная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

Линия электрической

тонка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связи,провод,кабель,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шина, линия групповой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связи, линия УГО

Сплошная толстая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2в, 3в ..... 4в

---------------//-------------

основная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для линий групповой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связи и силовых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электрических цепей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

применяются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

утолщенные (2в)и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

толстые (3в-4в)линии.

Штриховая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

Линия механической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связи, линия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

экранирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Штрихпунктирная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

Линия для выделения на

тонкая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

схеме групп элементов,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

составляющ. устройство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Штрихпунктирная с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

Линия

двумя точками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разъединительная, для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

графического

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разделения частей схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линия групповой связи.

Предназначены для уменьшения количества линий, изображаемых на схеме. Каждая сливаемая линия в месте слияния должна быть помечена цифрой, буквой или их сочетанием. Сливаемые линии не должны иметь разветвленный, т.е. каждый условный номер должен встретится два раза. При наличие разветвления их количество указывается через дробную черту.

Пример : даны три устройства.

10

Прерывание линий.

Допускается обрывать линии, если они мешают чтению схемы. Обрывы обозначаются стрелками, около которых БЦО. Если схема продолжается на другой лист, то указывается маркировка и адрес в круглых скобках.

Текстовая информация в схемах.

На схемах рекомендуется помещать следующие текстовые данные :

1.Наименование или характеристика электрических сигналов.

2.Обозначение электрических цепей (маркировка).

3.Технические характеристики электрических аппаратов и других устройств в виде текста, таблиц, диаграмм. Текст выполняется по ГОСТу 2701-84должен быть кратким, точным без сокращений (кроме общепринятых) по возможности справа и сверху от электрического аппарата, рядом с линиями, в конце или в разрыве, на свободном поле, по возможности горизонтально. Таблицы должны иметь наименование, раскрывающее содержание,рас-полагаетсяна свободном поле. Все надписи выполняются чертежным шрифтом по ГОСТу2304-81.Допускаются шрифты различных размеров.

Обозначение цепей в электрических схемах.

ГОСТ 2709-72выделяет следующие виды электрических цепей : силовые, защиты, управления, сигнализации, автоматики, измерения. Наиболее распространенный тип маркировки называется независимым. В этом случае одинаковую марку присваивают электрическим цепям, связанным между собой точками с одинаковым потенциалом вне зависимости от того, к каким приборам и аппаратам относятся эти точки. Участки цепи, разделенные электрическими аппаратам или их контактами имеют разную марку, а участки, проходящие через разборные или неразборные контакты имеют одинаковую маркировку. Как правило используются арабские цифры и латинские буквы.

Пример электрической схемы (подключение электрического двигателя).

studfiles.net

Понятие и классификация электрических аппаратов

Понятие электрический аппарат очень объемное, так как в него входит огромное количество промышленных и бытовых устройств.

Электрический аппарат – электротехническое устройство, служащее для управления не электрическими и электрическими объектами, а также их защиты при возникновении ненормальных режимов работы.

Классификация электрических аппаратов

Классификацию электрических аппаратов выполняют по ряду признаков – области применения, роду тока, принципу работы, назначению (основные функции которые выполняет данный электрический аппарат), конструктивным особенностям, степени защиты от воздействия окружающей среды и другим признакам. Основной является классификация по назначению.

В зависимости от назначения электрические аппараты разделяют на следующие группы:

  1. Коммутационные аппараты распределительных устройств – данная группа электрических аппаратов служит для подключения и отключения электрических цепей. К данной группе относятся выключатели нагрузки, рубильники, пакетные выключатели, разъединители, выключатели высокого напряжения, предохранители, отделители, коротокозамыкатели, предохранители, автоматические выключатели. Характерным для этих устройств является относительно редкое включение и отключение, однако бывают случаи, когда электрические аппараты данной группы часто совершают коммутационные процессы (например, выключатель высокого напряжения, который питает электрическую печь).
  2. Ограничивающие аппараты – их главным назначением является ограничение токов короткого замыкания (реакторы) и перенапряжений (разрядники). В нормально спроектированной системе электроснабжения режими перенапряжения и короткого замыкания редки, поэтому данные электрические аппараты мало подвергаются максимальным нагрузкам.
  3. Пускорегулирующие аппараты – предназначены для пуска, регулирования тока, напряжения, частоты вращения электрических машин или других потребителей электрической энергии. К данной группе относят – командоконтроллеры, контроллеры, пускатели, контакторы, реостаты и пусковые резисторы. Для этой группы характерны частые включения и отключения.
  4. Контролирующие аппараты – главная их функция это контроль заданных не электрических или электрических параметров. К этой группе электрических аппаратов относят датчики и реле. Если при плавном изменении измеряемой (или входной величины) значение аппарата изменяется скачком – мы имеем дело с реле. Выходной сигнал, как правило, воздействует на автоматику. Датчик преобразует непрерывные изменения входной величины в преобразованные значения выходной величины (например, скорость в электрический сигнал). Датчики способны контролировать как электрические величины, так и не электрические величины. Как правило, датчики производят плавное преобразование сигнала, хотя возможны варианты и со скачкообразным преобразованием выходных сигналов при плавном изменении входных (реле-датчики).
  5. Аппараты для измерений – данные изделия изолируют цепи первичной коммутации (главного тока) от защитных и измерительных приборов. Они преобразуют измеряемую величину до стандартного значения, удобного для измерения обычными приборами. К ним можно отнести трансформаторы тока и напряжения, конденсаторные делители напряжения.
  6. Регулирующие аппараты – они предназначены для регулирования заданного параметра по определенному, ранее заданному закону. Такие регуляторы служат для поддержания на заданном уровне значений напряжения, частоты, температуры, тока и других величин.

По областям разделение электрических аппаратов более условно. Электрические аппараты, которые обслуживают электрические системы и системы электроснабжения, объединяют в группу аппаратов распределительных устройств высокого и низкого напряжения.

Огромную группу электрических аппаратов применяют для обслуживания систем автоматического управления электроприводами и промышленной автоматизации, которую удобно объединить в группу аппаратов управления. Однако, одни и те же аппараты могут находиться среди аппаратов управления и распредустройств, например пакетные выключатели, реле, трансформаторы тока и напряжения, рубильники и другие устройства.

По напряжению электрические аппараты разделяют на две группы – электрические аппараты низкого напряжения UП ≤ 1000 B и высокого напряжения UП > 1000 B.

Для защиты работников от прикосновения к подвижным или токоведущим частям, а также от попадания в электрический аппарат инородных тел устанавливаются специальные защитные оболочки.

Защитные свойства оболочки обозначаются буквами IP и двумя цифрами, согласно ГОСТ. Первая цифра обозначает степень защиты от попадания твердых тел и прикосновения персонала к токоведущим частям, а вторая цифра – степень защиты от проникновения влаги и жидкостей.

elenergi.ru

Электрический аппарат - это... Что такое Электрический аппарат?

Указательное реле

Электрический аппарат — электротехническое устройство, предназначенное для управления электрическими и неэлектрическими устройствами, а также для защиты этих устройств от режимов работы, отличных от нормального.

Классификация

Ввиду большого разнообразия электрических аппаратов и возможности выполнения одним аппаратом нескольких различных функций нет возможности провести строгую классификацию их по какому-то признаку.

Обычно электрические аппараты разделяют по основной выполняемой ими функции. Таким образом, можно выделить группы:

Коммутационные аппараты

Коммутационные аппараты служат для различного рода коммутаций (включений, отключений). К коммутационным аппаратам относятся разъединители, рубильники, переключатели, силовые выключатели и т. д.

Защитные

Защитные аппараты предназначены для защиты электрических цепей от ненормальных режимов работы, таких как, например, перегрузка или короткое замыкание, нарушение последовательности фаз, обрыв фазы. К защитным аппаратам относятся различного рода предохранители.

Ограничивающие

Основное предназначение ограничивающих электрических аппаратов — ограничение токов короткого замыкания и перенапряжений. К этим аппаратам относятся реакторы и разрядники Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

Пускорегулирующие

Пускорегулирующие аппараты предназначены для управления различного рода электроприводами или для управления промышленными потребителями энергии. К этой группе относятся контакторы, пускатели, реостаты и пр.

Контролирующие

Задача контролирующих аппаратов — контроль заданных параметров (напряжение, ток, температура, давление и пр.). К этой группе относятся реле и датчики.

Регулирующие

Аппараты этой группы служат для регулирования заданного параметра системы. К ним относятся, например, стабилизаторы.

Кроме того, в пределах группы их можно разделить:

По напряжению

  • Аппараты низкого напряжения (до 1кВ включительно)
  • Аппараты высокого напряжения (от 1кВ и выше)

По роду тока

По другим признакам

К этим признакам можно отнести исполнения, быстродействие, границы защищаемых или контролируемых участков и пр.

Требования к электрическим аппаратам

Каждый электрический аппарат должен удовлетворять ряду требований. К этим требованиям относятся:

Термическая стойкость

Аппарат должен длительное время выдерживать нагревание, происходящее за счет протекания по нему электрического тока.

Электродинамическая стойкость

Аппарат должен выдерживать кратковременные ненормальные режимы электрической сети, такие, как короткое замыкание или перегрузка.

Другие требования

К ним относятся ряд индивидуальных требований, касающихся специфики работы аппарата. Кроме того, аппарат должен иметь по возможности меньшие габариты, массу и стоимость, он должен быть простым в эксплуатации и быть надежным.

Литература

Ссылки

dic.academic.ru

Электрические аппараты

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное Агентство железнодорожного транспорта

ФБГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Элетротехника, Элетротехника и Электромеханика»

Реферат по теме: «Электрические аппараты»

Введение в профессиональную деятельность.

140400.62 - 616

Выполнил: Красноборов В.В. и Соломин С.С. Проверил: Тен Е.Е.

Хабаровск 2014

Электрический аппарат -  это электрическое устройство, которое используется для включения и отключения электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии.

Понятие «электрический аппарат» охватывает обширный круг бытовых и промышленных устройств. Многообразие самих аппаратов и выполняемых ими функций, совмещение в одном аппарате нескольких функций не позволяет строго классифицировать их по одному какому-то признаку. Классификация электрических аппаратов может быть проведена по ряду признаков: назначению, области применения, принципу действия, роду тока, исполнению защиты от воздействия окружающей среды, конструктивным особенностям и т.д. Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на следующие большие группы:

  • коммутационные аппараты распределительных устройств, служащие для включения и отключения электрических цепей. К этой группе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Для аппаратов этой группы характерно относительно редкое их включение и выключение;

  •  ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания (к.з.) (реакторы) и перенапряжений (разрядники). Режимы короткого замыкания и перенапряжений являются аварийными, и эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам;

  • пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электроэнергии. К этой группе относятся контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, пускатели, резисторы и реостаты. Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более;

  • аппараты для контроля заданных электрических и неэлектрических величин, к которым относятся реле и датчики. Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой) величины, вызывающее скачкообразное изменение выходного сигнала. Выходной сигнал обычно воздействует на систему автоматики. В датчиках непрерывное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной. Это изменение выходной величины может быть как плавным (измерительные датчики), так и скачкообразным (реле-датчики). С помощью датчиков могут контролироваться как электрические, так и неэлектрические величины;

  • аппараты для измерений, с помощью которых цепи первичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей  измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерений. К ним относятся трансформаторы тока, напряжения, емкостные делители напряжения;

  • электрические регуляторы, предназначенные для регулирования заданного параметра по определенному закону. В частности, такие аппараты служат для  под-держания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

Разделение электрических аппаратов по другим признакам, например, по областям применения, более условно. Аппараты для электрических систем и электроснабжения объединяют в группу аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения. Аппараты, применяющиеся в схемах автоматического управления электроприводом и для автоматизации производственных процессов, объединяют в группу аппаратов управления. Одни и те же аппараты могут быть отнесены как к группе аппаратов распределительных устройств, так и к группе аппаратов управления, например, рубильники, пакетные выключатели, контакторы, трансформаторы тока, реле и другие.

Кафедра Электроснабжение:

  1. Линия электропередачи (ЛЭП)

  2. Трансформатор

  3. Вводные устройства

Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока.

Трансформатор - устройство, используемое для изменения напряжения и силы переменного тока. Трансформаторы широко применяются в линиях электропередач, в распределительных и бытовых устройствах. Передача электроэнергии происходит с меньшими потерями при высоком напряжении и малой силе тока. Поэтому обычно линии электропередач высоковольтные. Вместе бытовые и промышленные машины требуют высокой силы тока и малого напряжения, поэтому перед употреблением электроэнергия превращается в низковольтную. Трансформаторы характеризуются очень высоким коэффициентом полезного действия.

Вводно-распределительное устройство (УВР, устройство вводно-распределительное) — совокупность электротехнических конструкций и аппаратов, предназначенных для приёма, распределения, резервирования и учёта электрической энергии, устанавливаемая в жилых и общественных зданиях, а также промышленных производственных помещениях (цехах).

Кафедра «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

  1. Высоковольтный выключатель

  2. Автомат частотной разгрузки (АЧР)

  3. Реле

Высоковольтный выключатель — защитно-коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Автомат частотной разгрузки – автомат, использующийся в противоаварийной автоматике направленный на повышение надежности работы электроэнергетической системы путем предотвращения образования лавины частоты и сохранения целостности системы. Отключает наименее важные потребители электроэнергии при внезапно возникшем дефиците активной мощности в системе

Реле́ — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания и размыкания различных участковэлектрических цепейпри заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий.

Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле - электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь.

Кафедра «Электропривод и автоматика промышленных установок»

  1. Электромагнитный пускатель

  2. Контактор

Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) — это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления, предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.

Конта́ктор ( «соприкасатель») — двухпозиционный электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы. Разновидность электромагнитного реле.

studfiles.net

Электрические и электронные аппараты конспект лекций

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Промышленная электроника»

Учебно-методическое пособие

для студентов специальности 210100.62

Составитель: Прядилов А.В.

Тольятти 2015

В данном учебно-методическом пособии рассмотрены устройства, принципы действия, параметры различных электрических и электронных аппаратов. Большая часть материала взята из лекционного материала «Тульский государственный университет, кафедра электроэнергетики, 2009»

Пособие предназначено для студентов направления 210100.62 «Электроника и микроэлектроника», 210100.62 «Электроника и наноэлектроника»

© ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», 2015

Оглавление

Оглавление 3

ЛЕКЦИЯ № 1. 7

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТАХ 7

1.1. Предмет и задачи изучения дисциплины, её значение для подготовки дипломированных специалистов 7

1.2. Понятие об электрическом и электронном аппарате 8

1.3. Электрические и электронные аппараты как средства управления режимами работы, защиты и регулирования. 8

1.4. Расположение электрических аппаратов в установке по производству, распределению и потреблению электрической энергии 11

1.5. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам 12

1.6. Особенности схем электроустановок и общие требования к их выполнению 13

ЛЕКЦИЯ № 2. 15

2.1. Свойства электрической дуги и условия её гашения 15

2.1.1. Свойства дугового разряда 15

2.1.2. Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ) 23

2.1.3. Условия гашения дуги постоянного тока 25

2.1.4. Энергия, выделяемая в дуге 27

2.1.5. Условия гашения дуги переменного тока 30

ЛЕКЦИЯ № 3 32

2.1.6. Способы гашения электрической дуги 32

2.1.7. Дугогасительные устройства постоянного и переменного тока 32

2.1.8. Применение полупроводниковых приборов для гашения дуги 38

ЛЕКЦИЯ № 4 41

2.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ 41

2.2.1.Общие сведения 41

2.2.2. Режимы работы контактов 43

2.2.3. Материалы контактов 48

2.2.4. Конструкция твёрдометаллических контактов 48

2.2.5. Жидкометаллические контакты 49

2.2.6. Расчёт контактов аппаратов 50

ЛЕКЦИЯ № 5 52

2.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСИЛИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТАХ 52

2.3.1. Общие сведения 52

2.3.2. Методы расчёта электродинамических усилий (ЭДУ) 52

2.3.5. Усилия в витке, катушке и между катушками 56

ЛЕКЦИЯ № 6 57

2.3.6. Усилия в месте изменения сечения проводника 57

2.3.7. Усилия при наличии ферромагнитных частей 58

2.3.8. Электродинамические усилия при переменном токе 58

2.3.9. Электродинамическая стойкость электрических аппаратов 59

2.3.10. Расчёт динамической стойкости шин 60

ЛЕКЦИЯ 7 60

2.4. НАГРЕВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 60

2.4.1. Общие сведения 61

2.4.2. Активные потери энергии в аппаратах 61

2.4.3. Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности 63

2.4.4. Установившийся режим нагрева 63

2.4.5. Нагрев аппаратов в переходных режимах 64

2.4.6. Нагрев аппаратов при коротком замыкании 66

2.4.7. Допустимая температура частей электрических аппаратов 68

2.4.8. Термическая стойкость электрических аппаратов 68

ЛЕКЦИЯ № 8 69

3.1. Электромагнитные контакторы переменного тока 69

3.1.1. Назначение контакторов 69

3.1.2. Классификация контакторов 69

3.1.3. Область применения контакторов 70

3.1.4. Узлы контактора и принцип его действия; физические явления, происходящие в электрическом аппарате 70

3.1.5. Параметры контакторов 71

ЛЕКЦИЯ № 9 71

3.1.6. Контакторы переменного тока, их конструкция и параметры 71

ЛЕКЦИЯ № 10 77

3.2. Электромагнитные контакторы постоянного тока 77

3.2.1. Режимы работы контакторов, физические явления, происходящие в электрических аппаратах 77

3.2.2. Контакторы постоянного тока, их конструкция и параметры 77

3.2.3. Контакторы серии КПВ-600 78

3.2.4. Контакторы типа КТПВ-600 79

3.2.5. Контакторы типа КМВ. Контакторы серии КП81 79

3.2.6. Выбор электрических аппаратов 79

ЛЕКЦИЯ № 11 80

3.3. Пускатели магнитные 80

3.3.1. Назначение магнитных пускателей 80

3.3.2. Основные требования и условия работы; физические явления, происходящие в электрических аппаратах 80

3.3.3. Конструкция и схема включения 81

3.3.4. Магнитные пускатели серии ПМЛ 83

3.3.5. Пускатели серии ПМА 83

3.3.6. Нереверсивные пускатели 83

3.3.8. Реверсивный магнитный пускатель 84

3.3.9. Схема включения реверсивного пускателя 84

3.3.10. Выбор магнитных пускателей 86

ЛЕКЦИЯ №12 87

4.1. Электромагнитные реле 87

4.1.1. Назначение и область применения реле 87

4.1.2. Классификация реле 87

4.1.3.Устройство и принцип действия и электромагнитных реле, физические явления в электрических аппаратах 88

Поляризованные электромагнитные системы 89

4.1.4. Основные характеристики и параметры реле 91

4.1.5. Требования, предъявляемые к реле 92

4.1.6. Согласование тяговых и противодействующих характеристик реле 93

4.1.7. Электромагнитные реле тока и напряжения для защиты энергосистем, управления и защиты электропривода 94

4.1.8. Выбор, применение и эксплуатация максимально-токовых реле 95

ЛЕКЦИЯ № 13 97

4.2. ГЕРКОНОВЫЕ РЕЛЕ (ГР) 97

4.2.1. Назначение, принцип действия и устройство геркона; физические 97

явления в электрическом аппарате 97

4.2.2. Основные параметры герконового реле 101

4.2.3. Конструкции герконовых реле 102

4.2.4. Реле тока на герконе 103

4.2.5. Поляризованные ГР 104

4.2.6. Управление герконом с помощью ферромагнитного экрана 104

ЛЕКЦИЯ № 15 105

5.1. ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ 105

5.1.1. Основные понятия, физические явления в электрических аппаратах 105

5.1.2. Энергия магнитного поля и индуктивность системы 106

5.1.3. Работа, производимая якорем магнита при перемещении 107

5.1.4. Вычисление сил и моментов электромагнита 108

5.1.5. Электромагниты переменного тока 110

5.1.6. Короткозамкнутый виток 110

5.1.7. Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов 113

ЛЕКЦИЯ № 17 116

6.1. Предохранители низкого напряжения 116

6.1.1. Назначение, принцип действия и устройство предохранителя 116

6.1.2. Параметры предохранителя 118

6.1.3. Конструкция предохранителей 120

6.1.4. Предохранители с гашением дуги в закрытом объёме 121

6.1.5. Предохранители с мелкозернистым наполнителем (ПН-2, ПРС) 121

6.1.8. Предохранитель-выключатель 122

6.1.9. Выбор, применение и эксплуатация предохранителя для защиты 122

электродвигателя и полупроводниковых устройств 122

ЛЕКЦИЯ № 18 124

6.2 Автоматические воздушные выключатели (автоматы) 124

6.2.1. Назначение, классификация и область применения автоматов 125

6.2.2. Требования, предъявляемые к автоматам 127

6.2.3. Узлы автомата и принцип его действия, физические явления в электрическом аппарате 127

6.2.4. Основные параметры автомата 128

6.2.5. Универсальные и установочные автоматы 129

6.2.8. Выбор, применение и эксплуатация автоматических воздушных выключателей 129

ЛЕКЦИЯ № 23 131

7.4. Токоограничивающие реакторы 131

7.4.1. Назначение, область применения и принцип работы реактора, физические явления в электрическом аппарате 131

7.4.2. Основные параметры реактора 132

ЛЕКЦИЯ № 24 133

7.5. Разрядники 133

7.5. Назначение, область применения разрядников 133

7.5.1. Требования, предъявляемые к разрядникам 133

7.5.2. Основные параметры разрядников 134

7.5.4. Конструкции разрядников, физические явления в них 134

7.5.5. Трубчатые разрядники, физические явления в них 134

7.5.8. Ограничители перенапряжения, физические явления в электрических аппаратах 135

7.5.9. Выбор разрядников 136

ЛЕКЦИЯ № 25 137

7.6. Предохранители высокого напряжения 137

7.6.1. Назначение предохранителей 137

7.6.2. Требования, предъявляемые к предохранителям ВН 137

7.6.3. Принцип действия, устройство и основные параметры предохранителей ВН, физические явления в электрических аппаратах 137

7.6.4. Предохранители с мелкозернистым наполнителем серий ПК и ПКТ 138

7.6.5. Предохранители серии ПКТН 139

7.6.6. Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги 139

7.6.7. Выбор, применение и эксплуатация предохранителей ВН 140

ЛЕКЦИЯ № 26 141

8.1.1.Назначение, принцип действия, включение трансформатора тока 141

8.1.2. Основные параметры трансформаторов тока 141

8.1.3. Режимы работы трансформаторов тока 143

8.1.4. Конструкция и принцип действия трансформаторов тока, физические явления в электрическом аппарате 146

8.1.5. Выбор трансформаторов тока 148

Список рекомендованной литературы 149

Список вопросов к зачету по ЭиЭА 150

studfiles.net

Классификация электрических аппаратов. Основные параметры и характеристики электрических аппаратов.

 

Электрический аппарат — это электротехническое уст­ройство, которое используется для включения и отключе­ния электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребле­ния электроэнергии.

Классификация электрических аппаратовможет быть проведена по ряду признаков: назначению, области применения, принципу дей­ствия, роду тока, исполнению защиты от воздействий окру­жающей среды, конструктивным особенностям и др. Ос­новной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на следующие большие группы.

1. Коммутационные аппараты распределительных устройств, слу­жащие для включения и отключения электрических цепей. К этой груп­пе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели нагруз­ки, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Для аппаратов этой группы характерно относительно редкое их включение и отключение. Могут быть и случаи, когда такие аппараты довольно часто включаются и отключаются (например, выключатели высокого напряжения в цепях питания электрических печей).

2. Ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания (реакторы) и перенапряжений (разрядни­ки). Режимы короткого замыкания и перенапряжений являются аварий­ными, и эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам.

3. Пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электрической энергии. К этой группе относятся контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, пус­катели, резисторы и реостаты. Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более.

4. Аппараты для контроля заданных электрических или неэлектри­ческих параметров. К этой группе относятся реле и датчики. Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой) величины, вызывающее скачкообразное изменение выходного сигнала. Выходной сигнал обычно воздействует на схему автоматики. В датчиках непрерыв­ное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной. Это изменение выход­ной величины может быть как плавным (измерительные датчики), так и скачкообразным (реле-датчики). С помощью датчиков могут контро­лироваться как электрические, так и неэлектрические величины.

5. Аппараты для измерений. С помощью этих аппаратов цепи пер­вичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей измеритель­ных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стан­дартное значение, удобное для измерений. К ним относятся трансфор­маторы тока, напряжения, емкостные делители напряжения.

6. Электрические регуляторы.Предназначены для регулирования заданного параметра по определенному закону. В частности, такие ап­параты служат для поддержания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

Разделение аппаратов по областям применения более условно. Ап­параты для электрических систем и электроснабжения объединяют в группу аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения. Аппараты, применяющиеся в схемах автоматического управления электроприводами и для автоматизации производственных процессов.

По номинальному напряжению электрические аппараты разделя­ются на две группы: аппараты низкого напряжения (с номинальным напряжением до 1000 В) и высокого напряжения (с номинальным на­пряжением более 1000 В).

Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам:

1. При номинальном режиме работы температура токоведущих элементов аппарата не должна превосходить зна­чений, рекомендуемых соответствующим ГОСТ.

При коротком замыкании (КЗ) токоведущие элементы аппарата подвергаются значительным термическим и ди­намическим нагрузкам, вызываемым большим током. Эти нагрузки не должны вызывать остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата после устранения КЗ.

2. Аппараты, предназначенные для частого включения и отключения, должны иметь высокую износостойкость.

3. Контакты аппаратов, предназначенных для отклю­чений токов КЗ, должны быть рассчитаны на этот режим.

4. Изоляция электрических аппаратов должна выдер­живать перенапряжения, которые имеют место в эксплуа­тации, и обладать определенным запасом, учитывающим ухудшение свойств изоляции с течением времени и вслед­ствие осаждения пыли, грязи и влаги.

5. К каждому аппарату предъявляется ряд специфиче­ских требований, обусловленных его назначением. Так, на­пример, выключатель высокого напряжения должен отключать ток КЗ за малое время (0,04—0,06 с). Трансфор­матор тока должен давать токовую и угловую погрешно­сти, не превышающие определенного значения.

6. В связи с широкой автоматизацией производствен­ных процессов, применением сложных схем автоматики увеличивается число аппаратов, участвующих в работе. Возможность отказа в работе электрических аппаратов требует их резервирования и создания специальной систе­мы поиска неисправностей. В связи с этим электрические аппараты должны обладать высокой надежностью. Выход из строя аппаратов высокого напряжения приводит к боль­шим разрушениям и материальным потерям.

7. Масса, габаритные размеры, стоимость и время, не­обходимые для установки и обслуживания электрических аппаратов, должны быть минимальными. Отвечающие со­временным требованиям электрические аппараты за срок службы 25 лет не должны нуждаться в ремонте и сложной ревизии.

8. Конструкция электрических аппаратов должна обеспечивать возможность автоматизации в процессе их изготовления и эксплуатации.

Похожие статьи:

poznayka.org

Электрические аппараты управления общепромышленными механизмами

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 32Следующая ⇒

Электрическими аппаратаминазываются электротехнические устройства для управления потоками энергии и информации, режимами работы, контроля и защиты технических систем и их компонентов. Электрические аппараты в зависимости от элементной базы и принципа действия разделяются на электромеханические и статические.

К электромеханическим аппаратам относятся технические устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в механическую либо механическая энергия в электрическую.

Электромеханические аппараты применяются почти во всех автоматизированных системах. Некоторые системы полностью строятся на электромеханических аппаратах. Например, схемы автоматизации пуска, реверса и торможения в нерегулируемом электроприводе состоят в основном из таких электромеханических устройств, как реле и контакторы. Электромеханические аппараты применяются в качестве датчиков, усилителей, реле, исполнительных органов и т. д. Входные и выходные величины этих устройств могут быть как механическими, так и электрическими. Однако в них должно обязательно осуществляться взаимное преобразование механической энергии в электрическую и наоборот.

Статические аппараты выполняются на основе электронных компонентов (диодов, тиристоров, транзисторов и др.), а также управляемых электромагнитных устройств, в которых связь входа и выхода осуществляется через магнитное поле в ферромагнитном сердечнике. Примерами таких устройств могут служить обычный трансформатор из электротехнической стали и магнитный усилитель.

Основой функционирования большинства видов электрических аппаратов (автоматических выключателей, контакторов, реле, кнопок управления, тумблеров, переключателей, предохранителей и др.) являются процессы коммутации (включение и отключение) электрических цепей.

Другую многочисленную группу электрических аппаратов, предназначенных для управления режимами работы и защиты электромеханических систем и компонентов, составляют регуляторы и стабилизаторы параметров электрической энергии (тока, напряжения, мощности, частоты и др.). Электрические аппараты этой группы функционируют на основе непрерывного или импульсного изменения проводимости электрических цепей.

Рассмотрим некоторые виды электрических аппаратов.

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей как при номинальных токах, так и при токах перегрузки.

Магнитный пускатель – это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты электродвигателей. Его единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты (обычно теплового реле) от тепловых перегрузок.

Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности.

В крановых механизмах широко применяются контроллеры, которые управляют двигателями малой и средней мощности, и командоконтроллеры (двигатели большой мощности).

Контроллер представляет собой аппарат, с помощью которого осуществляются необходимые переключения в цепях двигателей переменного и постоянного тока. Переключения осуществляются вручную поворотом маховика.

Командоконтроллер по принципу действия не отличается от контроллера, но имеет более легкую контактную систему, предназначенную для переключений в цепях управления.

Реле называется такой электрический аппарат, в котором при плавном изменении управляющей (входной) величины происходит скачкообразное изменение управляемой (выходной) величины.

В различных системах автоматизированного электропривода широкое распространение получили электромагнитные реле. Их используют в качестве датчиков тока и напряжения, датчиков времени, для передачи команд и размножения сигналов в электрических цепях. В качестве исполнительных устройств они применяются в датчиках технологических параметров различных машин и механизмов.

Магнитоуправляемый контакт (геркон) – это контакт, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического замыкания или размыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы. Герконы обладают повышенным быстродействием, а также, вследствие, своих конструктивных особенностей, надежностью работы, поэтому они нашли широкое применение в автоматических системах. На их базе создают реле различного назначения, датчики, кнопки и т. п.

Исполнительное устройство – это устройство, осуществляющее перемещение исполнительного органа или силовое воздействие на этот орган в соответствии с заданными функциями и при подаче соответствующих сигналов на обмотки управления. Наиболее часто электромеханические исполнительные устройства применяются для преобразования электрического сигнала в перемещение подвижной части устройства. Примерами являются электромагнитные клапаны, электромагнитные муфты, электромагнитные защелки, задвижки и т. п.

Все элементы аппаратов имеют установленные графические изображения и названия, часть из которых приведена в табл.

Условные обозначения элементов аппаратов

 

Положение контактов аппаратов, изображаемых на схемах управления, при отсутствии внешнего воздействия соответствует их нормальному состоянию. Контакты аппаратов подразделяют на замыкающие, размыкающие и переключающие. В схемах управления электроприводом различают силовые или главные цепи, по которым подается электрический ток к электродвигателям, а также вспомогательные, к которым относятся цепи управления, защиты и сигнализации.

Электроприводы насосов,

Вентиляторов, компрессоров

В современной технике большой класс составляют машины, предназначенные для подачи жидкостей и газов, которые подразделяются на насосы, вентиляторы и компрессоры. Основными параметрами, характеризующими работу таких машин, являются создаваемые ими подача (производительность), давление и напор, а также энергия, сообщаемая потоку их рабочими органами.

Обычно данные системы электропривода подразделяют на несколько групп:

1) Насосы, вентиляторы, компрессоры центробежного типа, статическая мощность на валу которых меняется пропорционально кубу скорости, если потерями холостого хода можно пренебречь и отсутствует противодавление, т. е. это механизмы с так называемой вентиляторной характеристикой. Это наиболее распространенная группа;

2) Различные насосы и компрессоры поршневого типа, мощность на валу которых изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота кривошипа. У поршневых насосов одинарного действия подача осуществляется только при движении поршня вперед, при обратном ходе подача отсутствует;

3) Различные насосы и компрессоры поршневого типа двойного действия. Подача осуществляется при ходе поршня в обе стороны.

Регулируемый электропривод механизмов с вентиляторным моментом

В установках, требующих плавного и автоматического регулирования подачи, электропривод выполняют регулируемым.

Характеристики механизмов центробежного типа создают благоприятные условия работы регулируемого электропривода как в отношении статических нагрузок, так и требуемого диапазона регулирования скорости. Действительно, при уменьшении скорости, по крайней мере квадратично, снижается и момент сопротивления на валу двигателя. Это облегчает тепловой режим двигателя при работе на пониженной скорости. Из законов пропорциональности вытекает, что требуемый диапазон регулирования скорости при условии отсутствия статического напора не превышает заданный диапазон изменения подачи

.

Если статический напор не равен нулю, то для изменения подачи от нуля до номинального значения необходим диапазон регулирования скорости

,

где - напор, развиваемый механизмом при .

В среднем для регулируемых механизмов центробежного типа требуемый диапазон регулирования скорости обычно не превосходит 2:1. Отмеченные особенности данных механизмов и невысокие требования в отношении жесткости механических характеристик позволяют успешно применять для них простые схемы регулируемого асинхронного электропривода.

Для установок небольшой мощности (7…10 кВт) задача решается с помощью системы регулятор напряжения – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. В качестве регуляторов напряжения чаще всего используются тиристорные коммутаторы. Такие системы нашли применение в комплексах вентиляторного оборудования, предназначенных для обеспечения требуемого воздухообмена и создания необходимых температурных условий в животноводческих и птицеводческих помещениях в соответствии с зооветеринарными нормами.

В установках, где по условиям эксплуатации допустимо применение асинхронного двигателя с фазным ротором возможности регулируемого электропривода расширяются. Механические характеристики данного привода обеспечивают устойчивую работу в достаточно большом диапазоне скоростей при разомкнутой системе электропривода.

В ряде случаев применяется регулирование скорости механизмов с приводом их асинхронными или синхронными двигателями. При этом между двигателями и производственным механизмом устанавливается гидромуфта или асинхронная муфта скольжения, позволяющая изменять скорость производственного механизма, не изменяя скорости двигателя.

Для примера рассмотримэлектрическую схему автоматизации вентиляторной установки.

Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем М вентилятора, расположенного в машинном зале и предназначенного для независимой вентиляции крупных электрических машин показана на рис. 4.13. Управление вентилятором осуществляется со щита с помощью ключа управления К1, имеющего четыре контакта и рукоятку с самовозвратом. Ключ К2 служит для разрешения или запрещения включения вентилятора на месте установки, когда нет надобности в его работе.

Схема работает следующим образом. Ключ К2устанавливается в положение Р (разрешено). Включается автомат В2 цепей управления и автомат В1 главных цепей (его контакт в цепи самоблокировки пускателя замыкается). Загорается зеленая лампа Л3 (двигатель отключен). Для пуска двигателя Мключ К1 переводится из нулевого положения 0 в пусковое П. при этом включается магнитный пускатель К, ставится на самопитание и главными контактами включает двигатели в сеть. Зеленая лампа ЛЗ гаснет, красная лампа ЛКзагорается - двигатель включен.

Рис. 4.13

 

Рукоятка ключа К1 отпускается, и ключ возвращается в нулевое положение, на котором контакт 2 ключа замыкается, а контакт 1остается замкнутым.

В схеме предусмотрено опробование вентилятора на месте его установки с помощью кнопки КнО. Предусмотрена также блокировка (с помощью замыкающего блок-контакта К), не позволяющая включать вентилируемую машину до пуска вентилятора. Защита при коротких замыканиях или перегрузке двигателя М осуществляется автоматом В1 с комбинированным расцепителем. А нулевая защита - пускателем К (новый пуск двигателя не возможен, пока рукоятка ключа К1 не будет поставлена в пусковое положение П). При отключении вентилятора в результате действия защиты включается предупредительный сигнал, так как контакты 3 и 4 ключа К1 при этом замкнуты. При ручном отключении вентилятора путем перевода, а затем отпускании рукоятки ключа К1 в положении С предупредительный сигнал не подается, поскольку разомкнут контакт 4.

Основы электроснабжения

Электроснабжением называют генерирование, передачу и распределение электрической энергии между потребителями.

Генерирование электрической энергии создается электрическими станциями. Почти все промышленные электрические станции имеют конечным элементом синхронный генератор трехфазного синусоидального напряжения. С увеличением единичной мощности генератора повышается его КПД, поэтому современные станции имеют генераторы очень большой мощности.

Электрические станции можно классифицировать таким образом:

тепловые, гидравлические, атомные, ветровые электростанции, гелиоэлектростанции, геотермальные, приливные и т.д. более других распространены тепловые электростанции, которые сжигают уголь, торф, газ, нефть и др. на этих станциях вырабатывается электрическая энергия с КПД около 40 %. Тепловые станции загрязняют воздух вследствие неполного сжигания горючего и недостаточной фильтрации отработанных газов.

Гидравлические станции используют энергию водного потока. На таких станциях вырабатывается значительно более дешевая электрическая энергия. Гидроэлектростанция большой мощности имеет КПД, приближающийся к 90 %. Гидравлические станции нарушают водный баланс рек и также ухудшают экологию.

Атомные электростанции превращают энергию деления атомного ядра в электрическую энергию. КПД реактора атомной станции 25…35 %. В случае аварии на атомной станции возникает угроза радиационного загрязнения среды.

Эксплуатация любого источника электрической энергии может вызвать экологические нарушения. Поэтому в развитых странах уделяется большое внимание технологии выработки электрической энергии. Применяя современную технологию, некоторые страны безопасно вырабатывают свыше 60 % электроэнергии на атомных станциях.

Начинается применение ветровых и гелиоэлектрических станций. Небольшой мощности электроэнергию выдают геотермальная (на Камчатке) и приливная (на Кольском полуострове) станции.

Синхронные генераторы электрических станций индуцируют трехфазную синусоидальную ЭДС величиной 18 кВ. Для уменьшения потерь в линиях электропередач на повышающих подстанциях напряжение трансформируется до 110 и 330 кВ и подается в Единую Энергетическую Систему. Потери в линиях передач пропорциональны квадрату тока, поэтому электроэнергия транспортируется при повышенном напряжении и уменьшенном токе.

Линии электропередач бывают воздушные и кабельные. Воздушные линии электропередач (ЛЭП) значительно дешевле кабельных (подземных) и поэтому шире применяются. Линии электропередач соединяются с трансформаторами специальными высоковольтными коммутирующими устройствами.

Обычно промышленными предприятиями электрическая энергия потребляется с напряжением 380 В. Поэтому перед потребителем устанавливаются распределительные пункты и трансформаторные подстанции, понижающие напряжение до 6…10 кВ и 380…220 В.

Различают три основные схемы электроснабжения потребителей: радиальную, магистральную, смешанную.

Радиальная схема электроснабжения предусматривает применение трансформаторной подстанции для каждого потребителя. Это очень надежная схема электроснабжения, но требует большого количества подстанций.

Магистральная схема предусматривает лишь несколько подстанций, которые включаются в линию электропередачи. К каждой подстанции подключается много потребителей.

Смешанная схема предусматривает участки с радиальным и магистральным включением. Потребители подключаются дифференцированно. Такая схема применяется чаще.

Схема электроснабжения автономной энергетической единицы может быть довольно оригинальной. Особенности электроснабжения зависят от функциональных задач исполнительных механизмов, условий эксплуатации, особых требований, касающихся массы, габаритов, КПД электрических устройств и т.п.

Электроснабжение промышленных предприятий. Около двух третей всей электроэнергии потребляется промышленностью. Схема электроснабжения промышленных предприятий строится по ступенчатому принципу, число ступеней зависит от мощности предприятия и схемы размещения отдельных потребителей электроэнергии. На первой ступени напряжение энергосистемы подводится к главной подстанции, где оно от 110-220 кВ снижается до 10 -6 кВ. Сети второй ступени подводят это напряжение к цеховым трансформаторным подстанциям, где оно понижается до напряжения потребителей. Третью ступень составляют сети, распределяющие напряжение цеховой подстанции между отдельными потребителями.

На крупных предприятиях с большим потреблением электроэнергии питание потребителей может осуществляться при напряжении 660 В. Большинство предприятий используют трехфазные сети 380/ 220 В. В помещениях с повышенной опасностью допустимое напряжение питания потребителей не должно превышать 36 В. В особо опасных условиях (котлы, металлические резервуары) – 12 В.

По требуемой надежности питания потребители электрической энергии делят на три категории. К первой категории относятся такие потребители, перерыв в снабжении электроэнергией которых связан с опасностью для людей или влечет за собой большой материальный ущерб ( доменные цехи, котельные производственного пара, подъемные и вентиляционные установки шахт, аварийное освещение и др.) они должны работать непрерывно. Для потребителей второй категории (самых много численных) допускаются перерывы в питании на ограниченное время. К потребителям третьей категории относятся вспомогательные цехи и другие объекты, для которых допускается перерыв в электроснабжении до одних суток.

Для повышения надежности энергоснабжения предусматривается питание потребителей от двух независимых сетей и автоматически включаемого резервного источника электроэнергии. Различают «горячий» и «холодный» резервные источники. «Горячий» резервный источник обеспечивает немедленное аварийное питание, его используют для безаварийной остановки потребителя.

Дальнейшее улучшение систем электроснабжения промышленных предприятий связано с повышением напряжения питания (с 220 до 380 В, с 6 до 10 кВ и т.д.) при максимально возможном приближении высокого напряжения к потребителям (глубокий ввод) и уменьшении числа ступеней трансформации.

Провода и кабели. Для прокладки воздушных линий используют различные виды голых проводов. Стальные однопроволочные провода изготовляют диаметром не более 5 мм. Наибольшее распространение находят многопроволочные провода, которые имеют высокую прочность и гибкость. Их производят из одинаковых проволок, число которых может достигать 37. диаметр проволок и их число подбирают таким образом, чтобы обеспечить наибольшую плотность упаковки проволок в проводе. Обычно 6, 11, 18 проволок располагают вокруг одной центральной и слабо закручивают. Многопроволочные провода бывают стальными, алюминиевыми, стальалюминиевые и из биметаллических проволок. В стальалюминиевых проводах часть проволок – стальная, часть – алюминиевая. Этим обеспечивается механическая прочность при повышенной электропроводности. Биметалличнские проволоки изготовляют электролитическим способом: стальную жилу покрывают слоем меди или алюминия.

Для электропроводки внутри помещений, как правило, используют изолированные провода из меди или алюминия. Изолированные однопроволочные провода имеют большую жесткость и площадь поперечного сечения не выше 10 мм 2 .

Многопроволочные провода производят из луженых медных или алюминиевых жил. Они удобны при монтаже и эксплуатации.

Для прокладки скрытых безопорных линий, а также для канализации электроэнергии, подводимой к подвижным объектам, служат электрические кабели. В кабеле провода двух или трехфазной линии заключены в прочную герметичную многослойную оболочку, что повышает надежность линий электропередачи. Кабели можно прокладывать под землей и под водой. Подземные кабели – основное средство канализации электроэнергии в крупных городах. Недостаток кабельных линий – их высокая стоимость.

Основы электробезопасности

Читайте также:

lektsia.com


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта