| Allximik | Дата: Суббота, 14.01.2012, 17:41 | Сообщение # 1 |
|
Рядовой
Группа: Администраторы
Сообщений: 2
Статус: Offline
| Автоматический выключатель
Возрастающие потребности человека приводят к усложнению обслуживающего его оборудования, как в быту, так и на производстве. По большей части эти устройства работают на электрической энергии, поэтому неполадки в сети могут привести к поломке, длительным поискам причин и комплектующих, к связанным с этим неудобствам. Поэтому любая авария в электроустановке с каждым годом становится для потребителя всё дороже. Выход один - необходимо защитное устройство, которое избавит от всех проблем и будет отличаться надёжностью, доступностью и экономичностью.Всем этим характеристикам соответствует автоматический выключатель (автомат). Это коммутационный аппарат, механика которого способна проводить и переключать токи при обычном состоянии электросети. Кроме этого, при аварийной ситуации автомат отключает потребителей после определённого времени или после увеличения тока до назначенной величины (ток короткого замыкания). Автоматы были разработаны для предохранения электроустановок от перегрузок, токов коротких замыканий, а некоторые модели и от пониженного напряжения. Ими также можно изредка отключать и включать подачу питающего напряжения в целях оперативного управления.
Конструктивно простейший современный автоматический выключатель включает в себя диэлектрический корпус, рычаг, два контакта (подвижный и стационарный) и расцепители (магнитный и тепловой). Магнитный или мгновенный расцепитель выполнен в виде соленоида, сердечник которого разъединяет цепь при превышении указанной величины тока, втягиваясь в обмотку. Для быстрого срабатывания (доли секунды) ему необходим ток, превышающий номинальный в 2-10 раз. Тепловой расцепитель срабатывает при более длительном воздействии повышенного тока (от нескольких секунд до часа), но и ток при этом должен возрасти всего в полтора раза. Увеличенный против номинального ток повышает температуру биметаллической пластины, которая изменяет свою длину и тем самым разъединяет цепь. После её остывания автоматический выключатель вновь готов к включению.
Автоматические выключатели разделяют по следующим параметрам:
- по виду тока (постоянный, переменный или оба). Величина тока может колебаться в широких пределах: от 6,3А до 6,3 кА;
- по количеству полюсов: от одно- до четырёх полюсных;
- по токоограничению (в наличии или нет);
- по типам расцепителей (максимальный, независимый или нулевой);
- по временному интервалу: без выдержки, с задержкой не зависимой от величины тока, с обратно зависимой от тока или сочетание этих характеристик;
- по наличию коммутации вторичных цепей (есть или нет);
- по виду подключения цепей (с задним присоединением, с передним, с универсальным);
- по типу привода (ручной, пружинный, с электромагнитным двигателем или пневматическим);
- по степени герметизации корпуса для защиты от воздействия внешней среды.
Кроме этого, автоматы делятся по времени срабатывания (от подачи команды на расцепление до фактического разъединения цепи):
- нормальные. Время варьируется от 0,02 до 0,1 секунды;
- селективные. Временной промежуток можно регулировать в рамках 1 секунды;
- быстродействующие. Кроме короткого периода отключения (0,005 секунды), данные автоматы имеют токоограничивающий эффект.
Стандартный ряд номинальных токов выключателя, Ампер: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300
При выборе автоматического выключателя, помимо номинального тока, следет обращать внимание на его характеристику (ток мгновенного расцепления).
За редким исключеним, бывает три основных типа характеристики: B, C, D:
B: ток мгновенного расцепления от 3*In до 5*In включительно (где In — номинальный ток)
C: от 5*In до 10*In
D: от 10*In до 50*In
Устройство защитного отключения
Для защиты электрооборудования создано множество устройств. Это и автоматические выключатели, и плавкие предохранители, и реле контроля фаз, и реле контроля напряжения, и другие приборы. А как же защитить персонал, который работает на электроустановках, от поражения электрическим током при непреднамеренном прикосновении к токоведущим узлам или при касании нетоковедущих поверхностей, оказавшихся под напряжением в результате аварии или утечки тока через испорченную изоляцию. Для таких ситуаций были разработаны устройства защитного отключения (УЗО).Как правило, УЗО представляет собой коммутационный аппарат, размыкающий цепь питания при превышении дифференциальным током установленной величины. Главной задачей данного прибора является защита персонала от удара электричеством, быстрое отключение нагрузки при замыкании фазы на корпус и возникновения пожара от перегрева оборудования. Работает он путём постоянного измерения величины тока, входящего на электроустановку, и тока, выходящего из неё. Если утечки нет, то величины токов равны между собой и УЗО не реагирует. В случае, когда в нагрузку поступает один по величине ток, а выходит меньший, устройство защитного отключения узнает об этом с помощью трансформатора тока и отключает все коммутируемые цепи.
Кроме, безусловно, положительных функций в УЗО есть и негативные моменты, которые не позволяют назвать его панацеей от поражения электротоком. Устройство никак не реагирует на аварийные ситуации, не сопровождающиеся утечкой тока. Например, УЗО «не замечает» короткого замыкания между фазным проводом и нулём. Также устройству совершенно безразлично попадание человека под напряжение, если он одновременно касается и фазного провода, и нулевого. В данном случае человек играет роль "нагрузки" и УЗО реагирует на это как на штатную ситуацию. Изобрести приборы, различающие такие тонкости, пока не удалось никому, поэтому рекомендуется отключать электроустановку от сети перед ремонтом и сохранять изоляцию проводов в целостности.
Существующие УЗО классифицируют по следующим признакам:
- по методу работы. Делят на устройства с дополнительным питанием и без него. Первые также подразделяют на УЗО, отключающие нагрузку при пропадании вспомогательного питания (автоматические включающие цепь при появлении питания и не включающие) и не отсоединяющие (отключающие потребителя при превышении заданных параметров и не отключающие);
- по месту установки. Стационарные и переносные;
- по количеству полюсов. От однополюсного (двухпроводного) до четырёхполюсного (4 провода);
- по защите от сверхтоков. С встроенной защитой от сверхтока и без неё. Существуют со встроенной защитой от коротких замыканий или от перегрузки;
- по регулировке величины отключающего тока. Нерегулируемые и с возможностью плавной или дискретной регулировки;
- по отношению к импульсному напряжению. Отключающие нагрузку при появлении пульсаций напряжения и не отсоединяющие;
- по характеру дифференциального тока. Имеется 4 группы, размыкающие цепи при разных параметрах.
В дополнение к классификации необходимо заметить, что электронные УЗО, нуждающиеся во вспомогательном источнике питания, часто получаемом от контролируемой цепи, могут перестать исполнять свои функции по причине неполадок в питании. Например, если в питающей цепи нулевой провод отключился, а фазный нет, то разности потенциалов не хватит для нормальной работы УЗО и устройство не сможет отключить нагрузку вовремя, даже при появлении тока утечки. Большинство выпускаемых моделей УЗО представляет собой электромеханические устройства, не нуждающиеся во вспомогательном источнике питания, а потому более надёжны в эксплуатации.
Основными характеристиками УЗО являются величина номинального (рабочего) тока в диапазоне от 6 до 125 ампер, размер дифференциального отключающего тока от 4 до 300 миллиампер (или по другому ток утечки), величина рабочего напряжения и частоты тока, выдержка времени, степень защиты и селективность. Чем меньше величина тока утечки, тем чувствительнее УЗО. При использовании УЗО для защиты людей от поражения током предельная величина дифференциального тока отключения не должна превышать 30 мА. Аппараты 100-300 мА в основном предназначены для защиты от пожаров при утечках тока.
Контактор
Электрические машины нуждаются не только в срочном отключении при замыкании на корпус или в других аварийных ситуациях. Им также нужна постоянная коммутация питания, обусловленная технологическими потребностями конкретного применения. Для этих целей служат контакторы. Они представляют собой двухпозиционные аппараты, дистанционно приводимые в действие электромагнитной системой, которая включает и выключает силовые цепи в нормальном рабочем режиме как самостоятельно (в станциях управления), так и в составе магнитных пускателей. Чаще всего их используют при управлении мощными асинхронными электромоторами в электропоездах, лифтах, для переключения значительных постоянных токов, в горнорудной, нефтегазовой и металлургической промышленности.
Конструкция контакторов подразумевает высокую частоту коммутации (от 30 до 3500 в час) с общим количеством циклов до 10 миллионов. Вследствие этого, к ним предъявляются повышенные требования по износостойкости (электрической и механической). Состоят контакторы из электромагнитной системы, блока основных контактов, дугогасительной системы, вспомогательных контактов. Обычно электромагнитная система представляет собой катушку (или несколько) на сердечнике с якорем, который притягиваясь (при появлении в обмотке управляющего тока) замыкает основные контакты. При пропадании напряжения в катушке контакты размыкаются под своим весом или вследствие действия специальной пружины. Существуют модели, в которых главные контакты замкнуты при отсутствии управляющего тока.
Главные контакты, размыкающие и замыкающие управляемую силовую цепь, рассчитаны на продолжительное (не менее 8 часов) проведение номинального тока и бывают рычажные и мостиковые. При рычажных контактах подвижная система предусматривается поворотного типа, при мостиковых – прямоходовая. Дугогасительная система требуется для прекращения электрической дуги, появляющейся при размыкании основных контактов. Специальные камеры с продольными щелями гасят дугу при помощи поперечного магнитного поля, образуемого дугогасительной катушкой, включаемой последовательно с контактами. Вспомогательные контакты (в основном, мостикового типа) служат для коммутации цепей управления контактором и сигнализации. Бывают нормально замкнутые и разомкнутые. Проводят ток не более 20 ампер и размыкают ток не выше 5 А.
Важнейшими характеристиками контактора являются рабочий ток и напряжение. Длительно пропускаемый аппаратом ток может дифференцироваться от исполнения контактора и быть от 1,5 ампер до 4,8 килоампер. Напряжение, на которое рассчитан аппарат, колеблется от 27 вольт до 2 киловольт постоянного тока и от 110 вольт до 1,6 киловольт переменного тока с частотой от 50 герц до 10 килогерц. Большинство моделей выпускается на рабочее напряжение до 660 вольт и ток до 630 ампер. Масса аппарата напрямую зависит от его параметров и меняется в широких пределах. Так, контактор на 100 ампер весит 5,5 килограмм, а на 630 ампер – 30 килограмм.
В последнее время появляются новые устройства с вакуумными камерами, что открывает новые возможности по повышению безопасности использования контакторов, увеличению их износостойкости, снижению потребляемой мощности, массы и габаритов, а также расходов на обслуживание и потерь от простоев.
Магнитный пускатель
Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления в электрических цепях, для пуска, остановки и реверсирования электродвигателей и другой аппаратуры. Пускатель, как правило содержит тепловое реле для защиты электродвигателя, а также кнопки управления: включить/выключить, пуск/стоп и т.п. Как работает пускатель? Электромагнитный пускатель состоит из катушки индуктивности, над которой расположен Ш-образный магнитопровод (сердечник). Если на катушку пускателя подать напряжение, то по ней начинает идти ток и создается магнитное поле. Под действием этого поля, сердечник пускателя притягивается и замыкает контакты. Количество контактов в пускателе как правило 3. Это три основных контакта, которые используются очень часто, но еще есть и дополнительные контакты (допконтакты). При помощи них можно делать блокировки зависимого пуска электродвигателей, например, если два двигателя не должны включатся одновременно. Пускатели также бывают реверсивными, т.е. обеспечивают возможность реверса электродвигателя.
Для пускателей существуют разнообразные приставки, которые как правило, монтируются сбоку пускателя на DIN-рейке и управляются посредством механической связи. Это как мы уже сказали дополнительные контакты (нормально замкнутые, нормально разомкнутые и т.п.), аварийные контакты, независимые расцепители, расцепители минимального напряжения и т.п.
Катушки управления магнитных пускателей бывают на разные виды напряжения, что дает возможность использовать их в различных системах автоматизации без дополнительных трансформаторов и других преобразовательных элементов. Как правило, это стандартный ряд напряжений: 24, 36, 110, 230, 400 Вольт. Род тока – переменный, частота 60 Гц.
Российская промышленность в настоящее время выпускает большое количество типов магнитных пускателей. У фирмы ИЭК (IEK) к примеру это пускатели ПРК-32, плюс дополнительное оборудование для них: дополнительный контакт, аварийно-дополнительный контакт, независимый расцепитель, расцепитель минимального напряжения.
Другой российский производитель электротехнической продукции, фирма EKF, выпускает пускатели ПМ-12, на номинальные токи от 63А до 1000А. Пускатели ПМ-12 выпускают и другие отечественные производители (УЭК и др.)
Также большое распространение получили магнитные пускатели серий ПАЕ, ПМА, ПМЕ, ПМЛ.
Компания Schneider Electric выпускает широкую гамму пускателей TeSys, начиная с самых обычных и заканчивая микропроцессорными с возможностью управления и передачи данных по протоколам связи (Modbus, CANopen, Profibus и др).
При выборе пускателя следует обращать внимание на его характеристики. Основные – это номинальный рабочий ток, рабочее напряжение, категория применения (АС1-АС4), номинальное напряжение катушки управления.
Многие из вас могут спросить, а чем же отличается пускатель от контактора? В принципе это одно и то же, но разница в том, что пускатель - это контактор с дополнительным оборудованием в одном корпусе. В основном это тепловая защита (с возможностью регулирования тока уставки), а также кнопки пуск и стоп, кнопка проверки и др.
|
| |
| |
| Allximik | Дата: Суббота, 14.01.2012, 18:01 | Сообщение # 2 |
|
Рядовой
Группа: Администраторы
Сообщений: 2
Статус: Offline
| Пускатель
Наверняка, многие слышали про такой аппарат, как пускатель, но далеко не все знают, зачем и с какой целью он используется. А ведь именно это оборудование обеспечивает надежную защиту самых различных электроустановок.
По своей сути магнитный пускатель представляет собой аппарат переменного тока, состоящий из объединенного в рамках единой конструкции контактора и теплового реле. Некоторые модели тепловым реле могут не оснащаться.
Чаще всего пускатели используются при управлении трехфазными асинхронными электрическими двигателями, оснащенными короткозамкнутым ротором.
Кроме простого включения при управлении электрическим двигателем пускатель может играть и роль переключателя вращения ротора. Это оказывается возможным посредством внесения изменений в порядок следования фаз, для чего в оборудование встраивается еще один контактор.
Все пускатели, имеющиеся на сегодняшний день в продаже, производятся в открытом или закрытом исполнения. Кроме того, некоторые производители предлагают пускатели во взрывобезопасном исполнении. В некоторых случаях данное оборудование может дополнительно оснащаться встроенной системой тепловой защиты от перегрузки.
Достаточно высоким спросом пользуются, так называемые реверсивные магнитные пускатели (с помощью которых можно изменять направление вращения электрического двигателя).
На сегодняшний день такое оборудование, как пускатели представлено на рынке очень широко и разнообразно, а потому при покупке следует быть особенно внимательными. Не стоит покупать продукцию с рук или неизвестного производителя, поскольку это чревато весьма серьезными последствиями. Впрочем, даже качественный пускатель не следует приобретать первой попавшейся на глаза модели. При выборе данного аппарата следует учесть целый ряд факторов:
- номинальную силу тока;
- условия использования оборудования;
- номинальное напряжение;
- необходимость в реверсирований;
- необходимость в наличии электротеплового реле и многое другое.
Если вы не слишком хорошо разбираетесь в пускателях, но, несмотря на это, данный аппарат вам необходим, настоятельно рекомендуем поручить покупку человеку, который разбирается в устройстве пускателя на достаточно высоком уровне.
Преобразователи частоты
Частотным преобразователем называется устройство для регулирования частоты напряжения, подаваемого на исполнительный механизм. С помощью частотного преобразователя изменяется скорость вращения вала электрического двигателя путём модификации напряжения на выходе устройства. Состоит преобразователь из выпрямителя и инвертора. Первая часть (мост постоянного тока) выпрямляет поступающий из питающей сети электроток, а вторая (инвертор) - преобразует его в переменный ток иной частоты и амплитуды. Как правило, современный частотный преобразователь имеет управляющую часть на микропроцессорах и силовую – на тиристорах или (более совершенные модели) на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), работающих электронными ключами. Транзисторы данного типа могут управлять напряжением до нескольких киловольт и токами до нескольких килоампер, при этом частота коммутации превышает 30 кГц.
В зависимости от используемого принципа работы преобразователи делят на 2 класса:
- с непосредственной связью;
- с контуром постоянного тока.
Оба класса имеют свои недостатки и преимущества, которые и определяют область их применения. Первый класс устройств фактически является управляемым выпрямителем, который поочерёдно подаёт напряжение на обмотки статора электродвигателя, поэтому выходная частота преобразователя не может превысить частоту питающей сети и находится в рамках от 0 до 30 Гц. Отсюда и небольшой диапазон частоты вращения оси двигателя (не больше 1 : 10).
Это не даёт использовать устройства с «резанными синусоидами» в приводах с широким диапазоном регулировки частоты вращения, обусловленным технологическими показателями. Данная схема на не запираемых тиристорах имеет и другие недостатки: повышенная стоимость устройства из-за сложности управления, высокие потери электроэнергии в двигателе, перегрев привода, уменьшение крутящего момента. Компенсирующие эти недостатки устройства удорожают преобразователь, увеличивают его габариты и вес, снижают КПД.
Второй класс устройств для регулирования частоты (с контуром постоянного тока) отличается двойным преобразованием энергии. Входной ток выпрямляется, фильтруется и реорганизовывается инвертором в переменный ток с задаваемой частотой и амплитудой. Это приводит к некоторому снижению КПД преобразователя и увеличению его массы по сравнению с первым типом устройств. Для создания переменного напряжения используют запираемые тиристоры и транзисторы IGBT. Тиристорные преобразователи имеют более высокий КПД по сравнению с транзисторными (до 98%).
Преобразователь частоты имеет возможность задавать разные режимы управления двигателем в зависимости от типа нагрузки. Синхронные двигатели и электромоторы, подключенные параллельно и имеющие постоянный момент нагрузки управляются режимом с линейной зависимостью. Для вентиляторов и насосов применяется квадратичная зависимость. Для более точного управления существуют метод потокосцепления и способ бессенсорного векторного режима, который особенно эффективен без датчика обратной связи. Он обеспечивается использованием в инверторе специализированных чипов ASIC.
Трансформаторы тока
Многим известно, что трансформатор, это такой электротехнический аппарат, который преобразует напряжение, делая его больше или меньше. Поэтому немного странно слышать словосочетание "трансформатор тока". Несмотря на это, данный прибор существует и предназначен для преобразования тока больших величин в ток, удобный для измерения и контроля с применением устройств управления и обычных измерительных приборов. Наряду с этим трансформаторы тока служат для изолирования измерительной и управляющей аппаратуры от высокого потенциала электросети, в которой производятся измерения или осуществляется контроль. Трансформаторы тока подразделяют на приборы переменного и постоянного тока. Первые распространены наиболее массово и именно их чаще всего называют "трансформаторы тока". Вторые действуют по принципу магнитного усилителя и такой трансформатор представляет собой магнитопроницаемый сердечник с обмотками переменного и постоянного тока, дополнительный источник переменного напряжения и выпрямитель. Изменение величины проходящего по первичной обмотке постоянного тока меняет и магнитную проницаемость сердечника, что изменяет индуктивное сопротивление и силу тока в обмотке с переменным током. Выходной сигнал образуется с помощью выпрямителя и нагрузочных резисторов.
Как правило, первичная обмотка наиболее распространённого трансформатора тока (переменного) представляет собой один или несколько витков провода большого диаметра, так как включается в контролируемую цепь последовательно и должна выдержать протекание огромных токов. Вторичная обмотка, напротив, состоит из многочисленных витков провода небольшого сечения. К ней подключаются устройства управления и измерительные приборы с очень малым сопротивлением. Ток, проходящий по вторичной обмотке, обычно, прямо пропорционален величине тока в первичной обмотке.
Для удобства измерения и контроля коэффициент трансформации, являющийся основным параметром трансформатора тока, подбирают таким образом, чтобы можно было использовать стандартные приборы, поэтому номинальными токами вторичных обмоток являются 1, 5 и 10 ампер. Коэффициент указывают на корпусе трансформатора в виде соотношения токов первичной и вторичной обмоток (например, 50/5А). Трансформаторы тока изготавливают разных классов точности и напряжения, конструктивных исполнений, вида изоляции, способа установки и т.д.:
- по назначению дифференцируют на защитные, измерительные, промежуточные (с их помощью измерительные приборы включаются в цепи релейной защиты, выравнивают токи в дифференциальных защитах и т.п.) и лабораторные (отличаются высокой точностью, наличием множества вторичных обмоток для разных коэффициентов трансформаций);
- по методу установки делят на наружные (закрепляют в открытых РУ), закрытые, встроенные в электроустановки (трансформаторы, машины, выключатели, генераторы и т.д.), накладные (одевают на проходной изолятор – например, ввод силового высоковольтного трансформатора), переносные (для лабораторных испытаний и контрольных измерений);
- по устройству первичной обмотки классифицируют на шинные, одновитковые (стержневые) и многовитковые (с петлевой или восьмёрочной обмоткой - катушечные);
- по способу крепления трансформаторы для наружной и внутренней установки подразделяются на опорные и проходные;
- по виду изоляции трансформаторных обмоток группируют на сухую изоляцию (бакелит, фарфор, эпоксидная смола), бумажно-масляную и с компаундной изоляцией;
- по количеству ступеней трансформации различают одно- и двухступенчатые (каскадные);
- по номинальному напряжению делят на низковольтные (до 1000 вольт) и высоковольтные (свыше 1000 вольт).
Пакетный выключатель
В большинстве жилых домов, доставшихся от советского прошлого, в лестничных электрощитах установлены пакетные выключатели. Они, называемые также пакетниками, включают и выключают электрическую энергию для всех квартир, расположенных на данном этаже. К сожалению, пакетник является самым слабым звеном в электрической цепи, питающей бытовые приборы. Невысокий (по современным меркам) пропускаемый ток и низкая износостойкость всё чаще приводят к их замене на двухполюсные автоматы, устанавливаемые для каждой квартиры отдельно. Тем не менее, рассмотрим пакетники подробнее.
Пакетный выключатель, представляет собой аппарат для коммутации (включения и выключения) электротока в низковольтных сетях. Как правило, в цепях напряжением свыше 380 вольт пакетники не используют. Их применяют в щитах и пультах, распределяющих низковольтный постоянный и переменный токи, в электроцепях бытового назначения, а также для коммутации сигнализации и для непосредственного отключения/включения асинхронных двигателей небольшой мощности. При напряжении сети в 220 вольт коммутируемый ток может достигать 400 ампер, и доходить до 260 ампер при напряжении цепи в 380 вольт.
Устроен пакетник следующим образом. В зависимости от количества рабочих полюсов (от 1 до 4) он включает в себя несколько коммутационных пакетов, в каждом из которых есть подвижные и неподвижные контакты. Подвижные пружинящие контакты закреплены на поворотном штыре, выполненном из изолирующего материала, который поворачивается и фиксируется по 90 градусов за один оборот. Неподвижные контакты закреплены в пластмассовых шайбах и выполнены в виде ножей. Основным недостатком пакетника является его малая износостойкость – не больше 10000 циклов, поэтому не рекомендуется производить больше 120 выключений (включений) в час.
К достоинствам следует отнести небольшие габариты пакетников, которые значительно компактнее рубильников, выполняющих те же функции. Кроме этого, конструкция пакетного выключателя устроена таким образом, что при отключении питания синхронно создаётся два разрыва цепи. К тому же, из-за пружинного механизма отключение происходит практически мгновенно, что положительно влияет на гашение возникающей электрической дуги и стойкость контактов. Способствуют скорейшему гашению дуги и фибровые искрогасительные шайбы, находящиеся между подвижными контактами. При нагревании от дуги из фибры выделяется большой объём газа, который, двигаясь через щели пакета, гасит дугу.
Конструкция пакетника предусматривает расположение неподвижных контактов со сдвигом относительно друг друга для удобства подключения входящих и отходящих проводов. Клеммы одной фазы расположены на противоположных сторонах корпуса, поэтому подходящие к пакетнику питающие кабели принято располагать с одной стороны от стягивающих шпилек, а провода от потребителей – с другой. Как правило, поворот выключателя на 90 градусов приводит к выключению или включению питания. Из четырёх положений штурвала (рукоятки) пакетника два замыкают контакты и два – размыкают.
|
| |
| |
