Как показано на рисунке, ток замыкания на землю в системе IТ протекает через емкость линейного проводника к нейтральной точке питания. По этой причине первое замыкание на землю характеризуется слишком низким значением тока, что не вызывает срабатывания защиты от сверхтоков; напряжение прикосновения также очень низкое.
В соответствии со стандартом ЕС 60364-4 (ГОСТ 22929-78) нет необходимости в автоматическом разъединении цепи в случае первого замыкания на землю при выполнении следующего условия:
где:
- сопротивление электрода земли для оголенных проводящих частей[Ом];
- аварийный ток первого замыкания незначительного сопротивления между фазным проводником и оголенной проводящей частью [А].
При выполнении данного условия, после первого замыкания, значение напряжения прикосновения на оголенных проводящих частях будет ниже 50В.
Однако, при увеличении длины линии, увеличивается емкость линии относительно земли; тем самым ток утечки после первого замыкания на землю возрастает, а напряжение косвенного прикосновения также увеличивается.
В случае второго замыкания на землю питание должно быть отсоединено в соответствии со следующими требованиями:
а) в случае заземления проводящих частей в группах или индивидуально, условия защиты совпадают с системами ТТ;
б) в случае коллективного заземления проводящих частей объединенных в защитный проводник, применяются условия защиты системы ТN;
в частности должны быть выполнены следующие условия: если нейтраль сосредоточена:
Если нейтраль распределена
где:
• Uо - номинальное фазное напряжение [В];
• Uг - номинальное линейное напряжение [В];
• Zs - сопротивление контура замыкания, включающее фазный проводник и защитный проводник [Ом];
• Zs- сопротивление контура замыкания, включающее нейтральный проводник и защитный проводник [Ом];
• 
- рабочий ток защитного аппарата соответствующий времени разъединения в пределах времени 0,4 с при 230 В и 0,2 с при 400 В при сосредоточенной нейтрали; при распределённой нейтрали время увеличивается в два раза.
«Исследование теплового реле, контакторов переменного и постоянного тока».
Контактор - это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей как при номинальных токах, так и при токах перегрузки. Наибольшее распространение получили контакторы, в которых замыкание и размыкание контактов осуществляется под воздействием электромагнитного привода. Контакторы бывают постоянного и переменного тока. Общие технические требования к контакторам и условия их работы регламентированы ГОСТ Р 50030.4.1-2002.
Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.
Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного, так и постоянного тока.
В настоящее время частота коммутаций в схемах электропривода достигает 3600 в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и отключении происходит износ контактов. Поэтому принимаются меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и к устранению вибраций контактов.
В табл. описываются категории применения современных контакторов и приводятся параметры коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки. Каждая категория применения характеризуется значениями токов, напряжений, коэффициентов мощности или постоянных времени и других параметров, поэтому для контакторов и пускателей, определяемых их категорией применения, не обязательно отдельно указывать номинальную включающую и отключающую способности, так как их значения прямо зависят от категории применения.
Табл 1 Категория применения контакторов и параметры коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки.
Контакторы переменного тока
Контакторы постоянного тока
Активная или малоиндуктивная нагрузка.
Пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.
Пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора.
Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.
Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.
Для контакторов существует еще режим редких коммутаций, характеризуемый более тяжелыми условиями, чем при нормальных коммутациях [ток включения достигает 10 Iп]. Такие режимы возникают довольно редко (например, при КЗ). Основными техническими данными контакторов являются номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение коммутируемой цепи, механическая и коммутационная износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения и отключения. Способность контактора, как и любого коммутационного аппарата, - обеспечить работу при большом числе операций, характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость.
Механическая износостойкость определяется числом циклов включения -отключения контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. Механическая износостойкость современных контакторов АВВ серии АР составляет 10 млн. циклов.
Коммутационная износостойкость определяется таким числом включений и отключений цепи с током, после которого требуется замена контактов. Современные контакторы имеют коммутационную износостойкость порядка (2- 3) • 106 операций, а контакторы АВВ серии АР, установленные на лабораторно-демонстрационных стендах имеют коммутационную износостойкость равную 5 млн. циклов.
Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в электромагните контактора до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание магнитного потока. Для контакторов постоянного тока с номинальным током 100 А собственное время включения составляет 0.14 с, для контакторов с током 630 А оно увеличивается до 0.37 с. На лабораторно-демонстрационных стендах установлены контакторы серии АР с номинальным током от 9 до 26 А, которые имеют время включения равное 40- 95 мс.
Собственное время отключения - время с момента обесточивания электромагнита контактора до момента размыкания его контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до потока отпускания. Временем с начала движения якоря до момента размыкания контактов можно пренебречь. В контакторах постоянного тока с номинальным током 100 А собственное время отключения составляет 0.07, в контакторах с номинальным током 630 А - 0.23 с. Время отключения контакторов, установленных на стенде, составляет 11 - 95 мс.
Номинальный ток контактора Iп представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутаций, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого (прерывисто-продолжительный режим работы).
Номинальный рабочий ток контактора Iь - это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения. Так, например, номинальный рабочий ток Iь контактора для коммутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором выбирается из условий включения шестикратного пускового тока двигателя.
Номинальным напряжением Uп называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор. Коммутационная износостойкость главных контактов для категорий DС -2, DC-4 и АС-3 в режиме нормальных коммутаций должна быть не менее 0.1, а для категорий DС-3 и DС-4не менее 0.02 механической износостойкости. Вспомогательные контакты должны коммутировать цепи электромагнитов переменного тока, у которых пусковой ток может во много раз превышать установившийся.
Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов. При подаче напряжения на обмотку электромагнита контактора его якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем электромагнита, замыкает или размыкает главную цепь. Дугогасительное устройство обеспечивает быстрое гашение дуги, благодаря чему достигается малый износ контактов. Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройствами.
Особенности конструкции контактора и его внутренние части рассмотрим на примере универсального контактора АВВ серии АР (рис 8).
Рис. 8 Конструкция универсального контактора АВВ серии АР
1 - Контактная клемма, 2 - Неподвижный контакт, 3 - Подвижный контакт 4 - Электромагнит, 5 - Якорь, б - Ярмо 7 - Клеммы электромагнитной катушки
Работу контактора можно оценивать двумя зависимостями: суммарной характеристикой противодействующих усилий (от возвратной и контактных пружин) и тяговой характеристикой электромагнитного привода (рис 9).
Рис. 9 Тяговая и противодействующая характеристики пружин
Для сохранения работоспособности контактора должно соблюдаться условие: тяговая характеристика 1 электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики 2 противодействующих усилий при минимально допустимом напряжении на электромагните (у универсальных контакторов серии АР, установленных на стенде - 100 В). По горизонтальной оси принято откладывать значение зазора между якорем и магнитопроводом, по вертикальной - приведенные к этому зазору тяговые и противодействующие усилия. На графике обозначены: точка а - момент соприкосновения контактов; часть характеристики между точками г-в - провал контактов; в-б - раствор между контактами (зазор между якорем и сердечником); в-а - предварительное сжатие контактной пружины (оно необходимо для предотвращения сваривания и вибрации контактов при включении токовой нагрузки).
Прямой пуск двигателя
Прямой пуск означает, что электродвигатель включается прямым подключением к источнику питания при номинальном напряжении. Прямой пуск (direct-on-linestarting - DOL)применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. Прямой пуск от сети является самым простым, дешёвым и самым распространённым методом пуска. Кроме того, он даёт наименьшее повышение температуры в электродвигателе во время включения по сравнению со всеми другими способами пуска. Если поступающий ток от сети не имеет специальных ограничений, такой метод является наиболее предпочтительным. Электродвигатели, предназначенные для частых пусков/отключений, обычнооборудованы системой управления, которая состоит из контактора и устройства защиты от перегрузок (теплового реле).
Для электродвигателей небольшой мощности, работающих без частых пусков/остановов, необходимо самое простое пусковое оборудование, чаще всего это коммутационный аппарат, управляемый вручную. Напряжение подается непосредственно на клеммы электродвигателя. Для небольших электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% от номинального, тогда как пусковой ток мощных двигателей будет составлять от 300% до 800% от номинального значения или даже выше.
Схема управления и питания прямого пуска двигателя
Схема подключения трехфазного электродвигателя при прямом пуске представлена на рис 10. и состоит из: кнопок управления Пуск (I) и Стоп (О); электромагнита и главных контактов магнитного пускателя К1; теплового реле КК1; контакта самоподпитки К1.1 и кнопки аварийной остановки (Е-STOP).
Рис 10 Схема управления прямым пуском двигателя
Рассмотрим путь протекания электрического тока, и работу схемы и ее элементов при нажатии кнопки «Пуск»:
При нажатии кнопки «Пуск» цепь замыкается, и через замкнутую кнопку «Стоп», контакт кнопки «Пуск», электромагнит магнитного пускателя К1 и контакт концевого выключателя К51 начинает протекать ток.
Электромагнит К1 магнитного пускателя К1 втягивает якорь и замыкает контакт К1.1,тем самым обмотка электромагнита становится на самоподпитку. Кнопку «Пуск» можно отпустить, при этом электродвигатель М продолжает работать.
При нажатии кнопки «Стоп» или кнопки аварийной остановки «Е-STOP» схема разрывается, обмотка электромагнита К1 отключается. Вместе с размыканием основных контактов пускателя К1, также размыкается и контакт самоподпитки К1.1, тем самым после отпускания кнопки «Стоп» электродвигатель М останавливается.
Лабораторная работа №1
“Аппараты защиты”
Задание
1. Теоретически построить характеристику допустимого времени протекания тока короткого замыкания в кабеле от тока короткого замыкания. В зависимости от номера бригады, студенты рассматривают различные кабели, данные для которых можно взять из табл
Табл 2 Данные соединительных кабелей в зависимости от номера стенда
| № Бригады | Материал | Тип изоляции | S мм2 | К |
| 1 | Медь | ПВХ | 2,5 | 115 |
| 2 | Медь | Резина | 1,5 | 135 |
| 3 | Алюминий | ПВХ | 4 | 74 |
| 4 | Алюминий | Резина | 2,5 | 87 |
2. Выбрать аппараты для защиты кабеля от перегрузки.
Нагрузка, имеющая рабочий ток Ib(А) подключена к электросети напряжением Uе , частотой 50 Гц. Выбрать кабель и аппарат защиты, защищающий данный кабель от перегрузки. Материал оболочки кабеля ПВХ, тип крепления – воздушный, на неперфорированных лотках.
3. Опытным путем построить времятоковую характеристику автоматического выключателя в диапазоне токов от 2 Iпдо тока уставки мгновенной отсечки. Проанализировать времятоковую характеристику и сравнить её с заводской.
4. Сопоставить времятоковую характеристику автоматического выключателя и характеристику допустимого времени протекания тока короткого замыкания, пояснить целесообразность использования данного выключателя для защиты данного кабеля в режиме короткого замыкания.
Табл 3 Исходные данные задач по выбору аппарата защиты от перегрузки и КЗ
| № Варианта | Напряжение сети Us, В | Рабочий ток Ib, А | Материал кабеля |
| 1 | 220 | 26 | Al |
| 2 | 220 | 55 | Cu |
| 3 | 220 | 12 | Al |
| 4 | 220 | 24 | Cu |
| 5 | 220 | 16 | Al |
| 6 | 220 | 42 | Cu |
| 7 | 220 | 8 | Al |
| 8 | 220 | 17 | Cu |
| 9 | 380 | 62 | Al |
| 10 | 380 | 21 | Cu |
| 11 | 380 | 35 | Al |
| 12 | 380 | 5 | Cu |
| 13 | 380 | 14 | Al |
| 14 | 380 | 31 | Cu |
| 15 | 380 | 29 | Al |
5. Исследовать селективность двух автоматических выключателей, определить предельный ток селективности и исследовать поведение выключателей при токах, меньших предельного тока селективности, но близких к нему, а также при токах до значений, равных двойному предельному току селективности.
6. Исследовать устройства защитного отключения, определить пороги срабатывания и время срабатывания аппаратов после подачи команды на отключение.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 243.
