Краткий конспект лекции.

1.3.3.2. Реле максимального тока.

Максимальные токовые реле предназна­чены для постоянного контроля величины тока в за­щищаемой сети и подачи сигнала на отключение ее при прохождении по ней тока выше установленной величины. В рудничной аппаратуре для максимально-токовой защиты применяют первичные и вторичные электромаг­нитные токовые реле прямого и косвенного действия с мгновенной и зависимой характеристикой.

Простейшее первичное электромагнитное реле пря­мого действия на отключающий механизм, с мгновен­ным срабатыванием показано на рис. 3.2, а. Оно со­стоит из П-образного неподвижного магнитопровода 2с подвижным якорем 3, который удерживается в край­нем открытом положении пружиной 4(натяжение ее можно регулировать винтом 9, используя для установки уставки указатель 6и шкалу 7). На сердечник надета токовая катушка 1, которая включается последовательно в одну из фаз аппарата (рис. 3.2,6).

Рисунок 3,2 – Электромагнитное реле прямого действия:

а) механическое устройство; б) электрическая схема

Так как количество витков в катушке 1 постоянно, то величина магнитного потока, создаваемого этой ка­тушкой, будет прямо пропорциональна величине тока в фазе. Чем больше ток в катушке, тем больше магнит­ный поток и сила, с которой якорь притягивается к не­подвижному сердечнику. Перемещению якоря препят­ствует натяжение пружины 4. Таким образом, опреде­ленному усилию натяжения пружины соответствует оп­ределенный ток, при котором якорь будет притягиваться к сердечнику, поэтому шкала 7, показывающая усилие натяжения пружины, проградуирована в амперах. На конце якоря 3 монтируется либо ударник 5 (для непо­средственного воздействия на механизм свободного рас­цепления автомата), либо мостик (для размыкания кон­тактов в цепи управления пускателем).

Правила безопасности требуют ежесменной проверки исправности максимальной защиты перед началом paбот. Проверка эта производится не устройством короткого замыкания в магистрали, а имитацией его с помощью катушки 8. Катушка 8 имеет много витков тонкого провода и включается при проверке защиты в электрическую схему как катушка напряжения с помощью кнопки. Величина тока при включении катушки будетнебольшая, а величина магнитного потока будет такая же, как в случае короткого замыкания в контролируе­мой цепи. Реле сработает — произойдет выключение ав­томата.

1.3.3.3. Устройство максимальной защиты. Блок УМЗ.

Защита УМЗ состоит из двух одинаковых частей, включенных в разные фазы. Принципиальная схема одной из этих частей приведена на рисунке 3.3. Защита УМЗ получает питание от трансформатора ТТ1 и ТТ2 (на рисунке не показан). При нормальной работе переключатели замкнуты, а переменный резистор R3 установлен в положение, соответствующее определенной уставке тока. В трансформаторах тока индуктируется ток, пропорциональный току в первичной обмотке. Этот ток замыкается через резисторы R1 и R2, в результате чего на них возникает напряжение, величина которого пропорциональна первичному току. Выпрямитель VD выпрямляет это напряжение и подает на катушку реле К. Катушка реле имеет постоянное сопротивление и определенный ток трогания. Пока величина напряжения будет недостаточной для того, чтобы через реле прошел ток, равный току трогания, реле будет находится в покое. При достижении критического значения тока в первичной цепи, напряжения на резисторах R1 и R2 станет достаточно большим, чтобы реле К сработало, отключив пускатель.

Переключатель П используется для опробования максимальной защиты при токах, в два раза меньших токов уставки. Для опробования он ставится в положение ²Проверка², подается напряжение на двигатель, пускатель отключается.

Для возобновления работы необходимо вскрыть пускатель, взвести защиту кнопкой ²Взвод² на корпусе УМЗ, переключатель П установить из положения ²Проверка² в положение ²Работа², закрыть пускатель, подать напряжение.

Л1 Л2 Л3 R3

ТТ1 П

VD

R1 R2

К

Рисунок 3.3 – Электрическая схема защиты УМЗ

1.3.3.4. Полупроводниковая максимальная защита. Блок ПМЗ.

Принципиальная электрическая схема блока ПМЗ приведена на рисунке 3.4.

Измерительная часть схемы питается напряжением, снимае­мым с параллельно соединенных резисторов и одного из резисторов R1 (R.2, RЗ)трехфазного выпрямительного моста.

Питание исполнительной части схемы осуществляется напря­жением, снимаемым с резисторов R, подключенных параллельно вторичным обмоткам трансформаторов ТА1— ТАЗ.

При достижении в главной цепи тока, равного уставке сраба­тывания блока, открывается тиристор V13, импульс тока с которого поступает на управляющий электрод тиристора V14.

Рисунок 3.4 – Принципиальная схема блока ПМЗ

При откры­вании тиристора V14ток протекает от вторичных обмоток транс­форматора тока через контакты 4—6штепсельного разъема, диоды VI, VЗ, V5, V18, контакт 14штепсельного разъема, обмотку независимого расцепителя QF1, контакт 13штепсельного разъема, тиристор V14, диод V10, контакт 3штепсельного разъема на нулевую точку трансформаторов тока.

Параллельно контактам 13и 14штепсельного разъема присое­динена одна из обмоток поляризованного реле К, которое срабатывает одновременно с независимым расцепителем. При срабатыва­нии блоканезависимый расцепитель воздействует на механизм сво­бодного расцепления аппарата, вызывая его отключение. Контак­ты катушки Квключены: К1в цепь нулевого расцепителя, блокируя аппарат в выключенном положении; К.2в цепь сигнали­зации о срабатывании защиты ПМЗ. При установке тумблера в положение «Проверка» отключаются резисторы К1— КЗи на делитель напряжения К4— К7подается усиленный сигнал, вы­зывающий срабатывание блока при меньших токах в силовой цепи. Действие защиты проверяют при пуске электродвигателя. Возврат реле Кв исходное состояние осуществляется подачей напряжения на его дополнительную обмотку от трансформатора управления ТV.

1.3.3.5. Расчёт, выбор и проверка уставок максимальной токовой защиты.

Расчетный ток уставки реле максимального тока, блоков УМЗ, ПМЗ, встроенных в аппараты, для защиты отходящего присоединения с однодвигательным электроприводом определяется по формуле

I _{у. расч.} = I_пуск.,

где I_пуск. – пусковой ток электродвигателя, А, определяется по формуле

I_пуск. = к_п × I_н., А;

I_пуск.

где к_п. – кратность пускового тока, к_п. = ^_________;

I_н.

I_н – номинальный ток электродвигателя, А, определяется по формуле

Р_н. × 10³

I_н = ^{___________________________} , А,

Ö3 × U_н.× соsj_н.× h_н.

где Р_н. – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

U_н.– номинальное напряжение, В;

соsj_н.– коэффициент мощности электродвигателя при номинальной нагрузке;

h_н.– коэффициент полезного действия электродвигателя при номинальной нагрузке;

подставляется в формулу в относительных единицах.

Расчетный ток уставки реле максимального тока, блоков УМЗ, ПМЗ, встроенных в аппараты, для защиты отходящего присоединения с многодвигательным электроприводом определяется по формуле

а) при одновременном запуске электродвигателей

I _{у. расч.} = åI _{пуск. дв.}

где åI _{пусл. дв} – суммарный пусковой ток двигателей, А;

б) при раздельном запуске электродвигателей и при защите магистрали

I _{у. расч.} = I _{пуск. наиб. дв.} + åI _{ном. дв}

где I _{пуск. наиб. дв.} – пусковой ток наиболее энергоемкого двигателя, А;

åI _{ном. дв} – сумма номинальных токов остальных двигателей, А.

Выбирается значение уставки тока по шкале блока защиты по условию

I_{у.станд.} > I _{у. расч.} , А.

Расчётный ток уставки максимальной токовой защиты для защиты осветительной сети с

лампами накаливания определяется по формуле

I _{у. расч.} = 3×I _ном.

Расчётный ток уставки максимальной токовой защиты для защиты осветительной сети с

люминесцентными лампами определяется по формуле

I _{у. расч.} = 1,25×I _ном.

3. Выбранная уставка по шкале блока защиты, проверяется на надежность срабатывания в соответствии с требованием Правил безопасности по условию

I _к.з.⁽²⁾

¾¾¾¾¾¾ ³ 1,5;

I_{у.станд.}

где I _к.з.⁽²⁾ – ток короткого двухфазного замыкания в наиболее электрически удаленной точке сети, А.

1.3.4. Защита от перегрева обмоток электродвигателей, трансформаторов. Дифференциальное температурное реле ДТР.

Реле ДТР-ЗМ-УТ наилучшим образом осуществляют тепловую защиту, так как они реагируют непосредственно на температуру защищаемого электрооборудования или его элемента (например, обмотки электродвигателя). Для тепловой защиты трансформаторов в передвижных взрывобезопасных подстанциях и взрывозащищенных электродвигателей Реле ДТР-ЗМ-УТ (рис. 12.12,5) состоит из теплоизоляционного пластмас­сового корпуса 1,теплопроводящей крышки 4с упругой пластиной 6и термобиметаллической пластиной 7, термобиметаллических пластин 8и 9с контактами соответственно 5и 10.В реле ДТР-ЗМ упругая пластина отсутствует.

В асинхронных электродвигателях реле устанавливают на лобовых час­тях обмотки статора, в трансформаторах - на низковольтных отводах таким образом, чтобы теплопроводящая крышка 4 находилась в непосредственном тепловом контакте с изоляцией.

Рисунок 3.5 – Конструкция температурного реле типа ДТР–3М-УТ

При перегрузках по току, меньших двухкратных, скорость нарастания температуры невысокая и температурный перепад между термобиметаллическими пластинами 7 и 8 незначителен. Поэтому они почти с одинаковой скоростью изгибаются в сторону регулиро­вочного винта 11. Когда температура достигнет уставки срабатывания реле, пластина 8 упрется в винт 11, а пластина 7, продолжая изгибаться, винтом 3 отодвинет пластину 9, в результате чего контакты 5 к 10 разомк­нутся. Уставку срабатывания реле по температуре регулируют винтом 11.

Если ток электродвигателя значительно превышает двухкратный (при к.з. в электродвигателях, затянувшемся пуске, заклинивании), скорость роста температуры обмоток резко возрастает и пластина 8 не успевает нагреваться так же быстро, как пластина 7. В результате пластина 7 изги­бается больше пластины 8, и размыкание контактов произойдет до того, как пластина 8 упрется в винт 11. Уставку срабатывания по скорости на­растания температуры регулируют винтом 3. Винт 2 предотвращает размы­кание контактов при отрицательных температурах.

1.3.5. Защита от опрокидывания и несостоявшегося пуска двигателя. Аппараты ЗОНД, КОРД.

Аппарат КОРД предназначен для автоматического отключения электродвигателей горных машин при «опрокидывании», незавершившемся запуске, длительных технологических перегрузках при обрыве одной из фаз питающей сети.

В зависимости от выполняемых функ­ций аппарат имеют три варианта исполнения:

КОРД1 — для автоматического отключения электродвигателей при опро­кидывании и незавершившемся пуске;

КОРД2 — для контроля по току за работой электродвигателей или защи­ты при технических перегрузках;

КОРДЗ — для автоматического отключения электродвигателей при опрокидывании и незавершившемся пуске, а также для выполнения одной из следующих функций: контроля по току за работой электродвигателя; защиты электродвигателя при технологических перегрузках; автоматиче­ского отключения электродвигателя при обрыве одной из фаз.

Каждый вариант исполнения аппарата имеет два типоразмера:

I — для защиты электродвигателей мощностью до 30/40/50 кВт;

II — для защиты электродвигателей мощностью свыше 40/55/70 кВт при напряжении питания соответственно 380/500/660 В переменного тока частотой 50 Гц.

Рисунок 3.6 – Функциональная схема аппарата КОРД3

Аппараты КОРД1 и КОРД2 выполнены в виде отдельных блоков, зали­тых эпоксидным компаундом; аппарат КОРДЗ (рис.2) состоит из аппа­ратов КОРД1 и КОРД2, соединенных перемычкой.

Аппарат КОРД1 работает следующим образом. Ток электродвигателя измеряется датчиком тока El,преобразуется в напряжение, пропорциональ­ное току, которое включает ключевую схему К1и поступает на переклю­чатель уставок тока срабатывания S1,а затем на пороговый элемент ПЭ1.Когда ток электродвигателя превышает уровень, заданный переключателем S1 и пороговым элементом ПЭ1,то на времязадающем элементе ВЭ1появ­ляется напряжение, которое стабилизируется элементом СЭ1. Если токповышенного значения проходит дольше, чем уставка времязадающего эле­мента ВЭ1(2,2 с), последний включает исполнительный элемент ИЭ1, кото­рый своим размыкающим контактом отключает цепь управления защища­емого двигателя, и он останавливается. Реле аппарата КОРД1 возвращается в исходное состояние, и аппарат вновь оказывается подготовленным к ра­боте. Ключевая схема К1предназначена для контроля целостности фазы питания двигателя и наличия тока в ней. Она отключена, если ток в контро­лируемой фазе отсутствует.

В аппарате КОРД2 ток электродвигателя измеряется датчиками тока Е2и ЕЗ,включенными в две фазы, преобразуется в напряжение, которое посту­пает: от Е2 — на переключатель уставки контроля тока S2,а от ЕЗ — на стабилизирующий элемент СЭЗ.С переключателя S2сигнал поступает на пороговый элемент ПЭ2.Когда ток электродвигателя превышает уровень, заданный переключателем S2и пороговым элементом ПЭ2,то на времязада­ющем элементе ВЭ2появляется напряжение, которое стабилизируется элементом СЭ2.При длительности превышения тока, большей времени, заданного элементом ВЭ2,последний включит ключевую схему К2,кото­рая воздействует на схему совпадения И.При наличии на ее входах одновре­менно сигналов: от ключевой схемы К2,датчика тока ЕЗи замкнутом состоянии цепей контроля третьей фазы исполнительное реле ИЭ2вклю­чится и даст сигнал о прохождении по электродвигателю тока, превышающе­го заданное значение. Времязадающий элемент ВЭ2 обеспечивает выдержку времени срабатывания элемента ИЭ2до 0,3 с при разомкнутых зажимах 9-19 (на схеме не показаны) и выдержку 10 с при замкнутых зажимах.

Если ток защищаемого электродвигателя во всех трех фазах не превы­шает заданную переключателем S2 уставку, исполнительное реле ИЭ2от­ключено и сигнализирует о целостности фаз. При обрыве одной из фаз обесточивается соответствующий датчик тока, реле ИЭ2отключится и своим замы­кающим контактом отключит цепь управления защищаемого электродви­гателя.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Каково назначение реле максимального тока?

2. Каковы основные элементы конструкции максимального токового реле?

3. На каком принципе основана работа реле максимального тока?

4. Каким образом осуществляется проверка исправности (работоспособности) реле

максимального тока?

5. Каково назначение блока УМЗ?

6. Каковы основные элементы конструкции блока УМЗ?

7. Каков принцип работы блока УМЗ?

8. Каково назначение переключателей типа «Тумблер», расположенных на лицевой стороне блока УМЗ?

9. Каково назначение рукояток регулировочных резисторов, расположенных на лицевой стороне блока УМЗ?

10. Чему равно значение тока, соответствующее 1 делению шкалы блока УМЗ?

11. Чему равно значение тока, соответствующее 11 делению шкалы блока УМЗ?

12. Каким образом осуществляется проверка исправности (работоспособности) блока УМЗ?

13. Как возобновить работу пускателя после отключения его защитой от токов короткого замыкания (блоком УМЗ)?

14. Каково назначение блока ПМЗ?

15. Каковы основные элементы конструкции блока ПМЗ?

16. Каков принцип работы блока ПМЗ?

17. Каково назначение переключателя типа «Тумблер», расположенного на лицевой стороне блока ПМЗ?

18. Каково назначение рукоятки регулировочного резистора, расположенного на лицевой стороне блока ПМЗ?

19. Каким образом осуществляется проверка исправности (работоспособности) блока ПМЗ?

20. Как возобновить работу пускателя после отключения его защитой от токов короткого замыкания (блоком ПМЗ)?

21. Какие элементы являются источником питания блоков УМЗ и ПМЗ?

22.Каково назначение дополнительного заземлителя?

23. Каково назначение реле ДТР?

24. Каковы особенности конструкции реле ДТР?

25. Каков принцип работы реле ДТР?

26. Каково назначение защиты типа КОРД?

27. Каковы особенности конструкции аппарата КОРД?

Список рекомендуемой литературы

1. Л.С. Бородино с. 163 – 166.

2. Г.Д. Медведев с. 41 – 47.

3. Е.Ф. Цапенко, М.И, Мирский, О.В. Сухарев с.179 – 183.

Занятие 12

Узловые вопросы лекции:

1.3.6. Электрическая аппаратура ручного управления.

1.3.7. Контактная система аппаратов управления.

1.3.8. Электрическая дуга и способы ее гашения. Бездуговая и бесконтактная коммутация.