357

Электрические аппараты

Шпаргалка

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Классификация электрических аппаратов. Коммутационные аппараты распределительных устройств. Воздействие механических и климатических факторов на электроаппараты. Электродинамические усилия в электрических аппаратах.

Русский

2012-12-07

194.5 KB

202 чел.

Электрический аппарат.

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

Классификация электрических аппаратов.

Признаки:

1.Назначение (основной признак классификации);

2.Область применения;

3.Принцип действия;

4.Род тока;

5.Исполнение защиты от воздействия окружающей среды.

Разделение электрических аппаратов по назначению:

1.Коммутационные аппараты распределительных устройств служащие для  включения и отключения электрических цепей.

- рубильник;

- пакетные выключатели;

- выключатели нагрузки;

- выключатели высокого напряжения;

- разъединители;

- отделители;

- коротко-замыкатели;

- автоматические выключатели;

- предохранители.

2.Ограничивающие аппараты.

- предназначены для ограничения токов Короткого Замыкания и ограничения перенапряжения.

- токоограничивающий реактор (от К.З.)

- разрядник (от перенапряжения).

3.Пуско-регулирующие аппараты.

- предназначены для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электрической энергии.

- контроллеры;

- командо-контроллеры;

- контакторы;

- пускатели;

- резисторы;

- реостаты.

Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более.

4.Аппараты для контроля заданных электрических и неэлектрических параметров.

- реле;

- датчики.

Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой) величины вызывающее скачкообразное изменение выходного сигнала, который обычно воздействует на схему автоматики.

В датчиках непрерывное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной.

С помощью датчиков могут контролироваться как электрические, так и не электрические величины.

5.Аппараты для измерений.

С помощью этих аппаратов цепи первичной коммутации (главные цепи) изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение удобное для измерений.

- трансформаторы тока;

- трансформаторы напряжения;

- емкостные делители напряжения.

6.Электрические регуляторы.

- предназначены для регулирования заданного параметра по определённому закону.

Такие аппараты служат для поддержания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

По номинальному напряжению электрические аппараты разделяются на 2 группы:

1гр: Аппараты низкого напряжения (низковольтные) с номинальным напряжением до 1000Вольт.

2гр: Аппараты высокого напряжения – это более 1000 Вольт.

Защитные оболочки электрических аппаратов.

Для предотвращения соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими или подвижными частями и исключение попадания в аппараты инородных тел.

Обозначения по ГОСТу:

1-я цифра:  -  степень защиты о прикосновения к опасным деталям аппарата.

2-я цифра:    - характеризует защиту от попадания внутрь инородных тел (в аппарат) и жидкостей.

IP00 – открытое исполнение, защита от прикосновения с токоведущими и подвижными частями отсутствует, инородные тела могут попасть внутрь аппарата.

IP20 – Защищённое исполнение, оболочка таких аппаратов защищает от случайного прикосновения к токоведущим и подвижным частям.

IP44 – Оболочка защищает аппарат от попадения внутрь него мелких предметов диаметром более 1-го мм. Оболочка защищает от воздействия брызг жидкостей попадающих под любым углом.

IP54 – Оболочка аппарата защищает от вредного воздействия пыли (допускается попадание внутрь небольшого количества пыли не нарушающего нормальную работу аппарата).

IP65 – Пыле-водо-защищённое исполнение. Оболочка полностью препятствует попаданию пыли, а также зашишает от воздействия струи воды, направленной под любым углом к её поверхности.

IP67 – Герметичное исполнение. Оболочка обеспечивает полную герметичность аппарата от влаги и пыли.

Воздействие механических и климатических факторов на электроаппараты.

Под климатическими факторами внешней среды понимаются:

- температура и влажность окружающего аппарат воздуха;

- давление воздуха (высота над уровнем моря);

- солнечное излучение;

- дождь;

- ветер;

- пыль (в т.ч.снежная пыль);

- солевой туман;

- иней;

- гидростатическое давление воздуха;

- плесневые грибки,  а также содержание в воздухе коррозионно-активных агентов.

(N) У – для работы в умеренном климате;

(NF) УХЛ – с умеренным и холодным коиматом;

(TH) ТВ – с влажным тропическим климатом;

(TA) ТС – тропический сухой климат;

(Т) Т – тропический климат, сухой и влажный;

(U) О – Электрический аппарат для всех макро-климатических районов на суше кроме района с очень холодным климатом.

УХЛ4.        Цифровое обозначение.

Цифра – это категория размещения для эксплуатации:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом;

3 – в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, без искусственно регулируемых климатических условий, где колебание температуры и влажности воздуха и воздействия песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе;

4 – В помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями;

5 – В помещениях с повышенной влажностью ( в шахтах, в подвалах).

Общие требования к электрическим аппаратам.

1.При номинальном режиме работы температура токоведущих элементов аппарата не должна превышать значений рекомендованных соответствующим ГОСТом или другим нормативным документам.

Термические и динамические нагрузки не должны вызывать остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата после устранения короткого замыкания.

2.Аппараты предназначенные для частого включеиня и отключения должны иметь высокую износоустойчивость.

3.Контакты аппаратов предназначенных для отключения токов К.З.-ия должны быть рассчитаны на этот режим (автоматы в квартире).

4.изоляция электрических аппаратов должна выдерживать перенапряжение, которое имеет место в эксплуатации и обладать определённым запасом, учитывающим ухудшение свойств изоляции с течением времени, и в следствии осаждения пыли, грязи и влаги.

5.К каждому аппарату предъявляется ряд специальных требований, обусловленных его назначением (выключатель высокого напряжения должен отключать ток К.З.-ия за малое время (0,04-0,06 секунды), трансформатор должен давать тепловую и угловую погрешность не превышающие определённого значения).

Электродинамические усилия в электрических аппаратах.

При Коротком Замыкании в сети через токоведущую часть аппарата проходят токи в десятки раз превышающие номинальные. При взаимодействии этих токов с магнитным полем других токоведущих частей аппарата создаются электродинамические усилия. Эти усилия стремятся деформировать, как проводники токоведущих частей, так и изоляторы на которых они крепятся.

Электродинамической стойкостью аппарата называется, его способность противостоять электродинамическим усилиям, возникающим при прохождении токов Короткого Замыкания.

Аппараты управления.

Контроллеры, командо-аппараты и реостаты.

Контроллером называется электрический аппарат с ручным управлением, предназначенный для изменения схем подключения электродвигателя к электричесому питанию.

По конструктивному исполнению контроллеры делятся на:

- барабанные;

- кулачковые;

- плоские.

Барабанный контроллер:

На одном валу устанавливается ряд контактных элементов. Имеется сегментно-держатель который изолирован от вала. Барабанный контроллер имеет подвижный и неподвижный контакты. Сегментно-держатели соседних контактных элементов можно соединить между собой в различных необходимых комбинациях.

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью барабанного контроллера:

У барабанного контроллера есть 3 положения: вперёд, стоп, назад.

В цепь обмотки ротора двигателя включены резисторы.

В положении «вперёд» контроллера обмотка статора подключается к напряжению сети, а резисторы в цепях обмотки ротора включены полностью (все подключены).

По мере вращения барабана контроллера эти резисторы выводятся из цепи обмотки ротора.

Вследствие малой износостойкости контактов допустимое число включений контроллера в час не превышает 240.

Кулачковый контроллер:

Контроллеры переменного тока (кулачковые) в виду облегчённого гашения дуги могут не иметь дугогасительных устройств. В них устанавливаются только дугостойкие асбестоцементные перегородки.

Контроллеры постоянного тока имеют дугогасительные устройства, которые гасятдугу путём её дробления на более мелкие.

Плоские контроллеры.

При большом числе контактов габариты и масса кулачковых и барабанных контроллеров резко возрастает. В этом случае, если число операций в час при регулировании и пуске не велико применяются плоские контроллеры.

В плоском контроллере на плите из изолированного материала располагаются неподвижные контакты по которым скользит подвижный контакт. Одновременно соприкасающийся с токосъёмной шиной.

Командо-аппараты.

1.Кнопки управления – предназначены для схем пуска, останова и реверса электродвигателей, путём замыкания и размыкания обмоток контакторов (пускателей), которые коммутируют главные цепи, а также для управления различными схемами автоматики. Для повышения надёжности контакты  - из серебра.  При переменном токе дуга надёжно гвснет при напряжении до 500В и токе до 3А.  При постоянном токе и напряжении равном 440В отключаемый ток не превышает 0,15А.

2.Коммандо-контроллеры – применяются, когда необходимо производить переключение нескольких цепей по определённой программе с большой частотой включений.

Бывают:

- кулачкового типа, регулируемые и нерегулируемые.

В регулируемом командо-контроллереможно установит до 6 контактов. Число коммутирующих частей может меняться от 4 до 12-ти. Вращение вала командо-контроллера может осуществляться специальным исполнительным двигателем, что обеспечивает дистанционное управление.

3.Путевые (позиционные) выключатели и микро-выключатели.

- предназначены для замыкания и размыкания слаботочных цепей в зависимости от пространственного положения рабочего органа управляемого электроприводом.

 

Ещё называют концевые выключатели (концевики).

Контактные путевые переключатели можно разделить на:

- кнопочные;

- рычажные.

При скорости штока менее 0,4 м/мин необходимо применять выключатели с повышенным быстродействием (более чувствительный).

При большом числе переключаемых цепей и большой точности в качестве путевого переключателя может применяться регулируемый командо-контроллер.

Геркон (магнитно управляемые контакты) пусковой выключатель

Для повышения долговечности и надёжности в пусковых выключателях часто применяются магнито-управляемые контакты – герконы.

С контролируемым рабочим органом жёстко связана пластина из магнитомягкой стали. Пластина входит в узкую щель, с одной стороны которой расположен геркон, а с другой постоянные магниты. При вхождении в щель пластины через неё замыкается поток постоянного магнита. Магнитный поток в герконе исчезает и происходит его переключение. Частота переключения до 6000 в час.

4.Ключи управления. – применяются при большом числе сложных и разнообразных коммутационных операций. Вал переключателя имеет как фиксированные положения, так и нефиксированные из которых он автоматически возвращается в исходное положение после прекращения воздействия оператора.

Резисторы пусковых

и пуско-регулирующих реостатов.

1.В зависимости от назначения резисторы деляться на следующие группы:

а) Пусковые резисторы

- для ограничения тока в момент подключения к сети двигателя и для поддержания тока на определённом уровне в процессе его разгона.

б) Тормозные резисторы

- для ограничения тока двигателя при его торможении.

в) Регулировочные резисторы

- для регулирования тока или напряжения в электрической цепи.

г) Добавочные резисторы

- включаются последовательно в цепь электроаппарата с целью снижения напряжения на нём.

д) Разрядные резисторы

- включаются параллельно обмоткам электромагнитов или индуктивностей с целью ограничения перенапряжений при их отключении или для замедления отпускания реле и контактов.

е) Балластные резисторы

- включаются в цепь последовательно для поглощения части энергии или параллельно источнику с целью предохранения его от перенапряжений при отключении от нагрузки.

ж) Нагрузочные резисторы

- для создания искусственной нагрузки генераторов и других источников питания. Используется при испытаниях электроаппаратов.

з) Нагревательные резисторы

- для нагрева окружающей среды или аппаратов при низких температурах.

и) Заземляющие резисторы

- включаются между землёй и нулевой точкой генератора или трансформатора с целью ограничения токов Короткого Замыкания на землю и возможных перенапряжений при замыканиях на землю.

к) Установочные резисторы

- для установки определённого значения тока или напряжения в приёмниках электроэнергии.

Пусковые, тормозные, разрядные и заземляющие резисторы в основном предназначены для работы в кратковременном режиме и должны иметь большую постоянную времени нагрева. Все остальные резисторы работают в длительном режиме и требуют необходимое поверхности охлаждение.

Контакторы и магнитные пускатели.

Контакторы – это электрический аппарат предназначенный для коммутации в силовых электроцепях. Замыкание и размыкание осуществляется в контакторах чаще всего под под воздействием электромагнтного привода.

Контакторы постоянного тока.

- для коммутации цепей постоянного тока и как правило приводятся в действие электромагнитами постоянного тока.

Контакторы переменного тока.

- для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного тока так и постоянного тока.

Категории применения контакторов:

1.Контакторы переменного тока (по ГОСТу)

АС-1  - активная и малоиндуктивная нагрузка.

АС-2   - пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение-противовключение.

АС-3  - пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором; отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке.

АС-4    -  пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором; отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей; торможение противовключение.

 

2.Контакторы постоянного тока.

ДС-1  -   активная мало индуктивная нагрузка.

ДС-2   -   пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частте вращения.

ДС-3    -    пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора.

ДС-4   -   пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.

ДС-5   -   пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей; торможение противотоком.

Основные технические данные контакторов.

1.Номинальный ток главных контактов.

2.Предельный отключаемый ток.

3.Номинальное напряжение коммутируемой цепи.

4.Механическая и коммутационная износостойкость.

5.Допустимое число включений в час (сколько может)

6.Собственное время включения и отключения.

Контакторы имеют следующие основные узлы:

1.Контактная система (главная);

2.Дугогасительное устройство;

3.Электромагнит;

4.Система вспомогательных контактов (в системах управления).

Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройствами.

Контакторы постоянного тока.

Номинальный ток контакторов расположенных в шкафах понижается примерно на 10% из-за ухудшения охлаждения.

В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения во включенном состоянии превышает 8 часов, допустимый ток контактора снижается, примерно, на 20%-ов, т.е. рассчитывать надо на более меньший ток при эксплуатации.

Дугогасительное устройство

для контакторов постоянного тока.

Чаще всего применяется устройство с электромагнитным дутьём.

Электромагнит.

При включении электромагинта преодолеваются условия возвратной и контактной пружины.   Тяговая характеристика электромагнита должна преодолевать во всех точках характеристики пружин при минимально допустимом напряжении на катушек (примерно, 0,85% от номинального напряжения) и нагретом её состоянии.

Важным параметром контактора является  -  коэффициент возврата (возврата пружины).

Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 110% от номинального, т.к. при этом увеличивается износ контактов из-за усиления ударов якоря и температура катушки может превысить допустимое значение.

Контакторы переменного тока.

Контакторная система.

Контакторы переменного тока выпускаются на номинальный ток  от 100 до 1000А при числе главных контактов от 1 до 5.

Электромагнит.

Магнитопровод электромагнита состоит из 2-х сердечников один из которых неподвижен, а другой (якорь) связан через рычаги и контактной системой.

Пусковой ток электромагнита чаще всего равен 10-тикратному току притянутого состояния. В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения , если якорь по каким-либо причинам удерживается в отпущенном состоянии.(сгорит)

Электромагниты контакторов переменного тока могут работать от сети постоянного тока (наоборот нет) – включается форсировочный резистор т.е. шунт на контакты.

Недостатки:

1.Сложность схемы;

2.Большие габариты;

3.Высокая стоимость.

Тепловое реле.

Тепловое реле служит для защиты от перегрузок и пропадания фазы.

Срабатывает при протекании тока превышающего ток уставки т.е. при высоком токе.

Электомагнитые реле.

Классификация:

Реле – это электрический аппарат в котором при плавном изменении управляющего (входного) сигнала до определённой заданной величины происходит скачкообразное изменение управляемого ( выходного) параметра.

Хотя бы один из параметров ( входной или выходной) должен быть электрическим.

По области применения реле можно разделить:

а) Реле для схем автоматики;

б) Реле для упавления и защиты ЭлектроПривода;

в) Реле для защиты энергосистем.

По принципу действия реле делятся:

а) Электромагнитные;

б) Поляризованные;

в) Тндукционные;

г) Тепловые;

д) Магнито-электрические;

е) Полупроводниковые

и т.д.

В зависимости от входного параметра реле подразделяются:

а) Реле тока;

б) Реле напряжения;

в) Реле мощности;

г) Реле частоты;

д) Реле сопротивления.

Реле может реагировать не только на входной параметр, но и на разность значений (например: дифференциальное реле), также может реагировать на изменение знака, на скорость изменения входного параметра.

Иногда реле имеющие только 1 входной параметр должно воздействовать на несколько независимых цепей. В этом случае это реле воздействует на другое реле (промежуточное реле), которое имеет необходимое число управляемых цепей. Промежуточное реле используется и тогда, когда мощность воздействия основного реле не достаточна для воздействия на управляемую цепь.

По принципу действия на упраляемую цепь реле делятся на:

а) Контактные;

б) Бесконтактные.

Выходным параметром бесконтактных реле является резкое изменение сопротивления, включенного в управляемую цепь.

Разомкнутому состоянию контактов контактного реле соответствует большое сопротивление управляемой цепи бесконтактного реле. Это состояние бесконтактного реле называется – закрытым.

По способу включения реле различаются на:

а) Первичные;

б) Вторичные.

Первичные реле включаются в управляемую цепь непосредственно.

Вторичные – через измерительные трансформаторы.

Основные характеристики реле.

Характеристика управления реле представляющая собой зависимость выходного параметра от входного для реле с замыкающим контактом. У этих реле при отсутствии входного сигнала контакты разомкнуты и ток в управляемой цепи равен нулю.

Значение входного параметра (напряжение, ток и т.д.) при котором происходит срабатывание реле называется  - параметром срабатывания.

Значение входного параметра при котором происходит скачкообразное отпускание реле называется  -  параметром отпускания.

Значение параметров срабатывания или отпускания на которые отрегулированы реле называются  -  уставкой по входному параметру.

Время с момента подачи команды на срабатывание до момента начала возрастания выходного параметра называется  -  временем срабатывания.  Это время зависит от конструкции реле, схемы его включения и входного параметра.

Важные параметры ряда реле.

1.Коэффициент запаса – это отношение входного параметра к уставке срабатывания. С ростом коэффициента запаса возрастает вибрация контактов электромагнитного реле.

2.Коэффициент возврата – это отношение параметра отпускания к параметру срабатывания.

3.Время отключения – это время с момента подачи команды на отключение до достижения минимального значения выходного параметра.

4.Важным параметром характеризующим усилительные свойства реле является отношение максимальной мощности в управляемой цепи к минимальной мощности входного сигнала при котором происходит срабатывание реле.

Для контактных реле максимальная мощность определяется не длительным током допустимым для данного контакта, а током нагрузки, который может быть многократно отключен.

Требования предъявляемые к реле.

Требования определяются в значительной мере назначением реле.

К реле защиты энергосистем предъявляются требования:

1.Селективность;

2.Быстродействие;

3.Чувствительность;

4.Надёжность.

Под селективностью понимается способность реле отключать только повреждённый участок энергосистемы.

Достаточно высокое быстродействие позволяет снизить последствия аварии, сохранить устойчивость энергосистемы при аварийных режимах и обеспечить высокое качество электроэнергии.

Чувствительность  - это минимальное значение входного (сигнала) параметра при котором реле срабатывает.

Увеличение чувствительности позволяет улучшить качество электротехнических устройств.

Реле для защиты энергосистемы должны иметь высокую надёжность, иначе возможно развитие тяжёлых аварий и недоотпуск большого количества электроэнергии.

Электромагнитные реле тока и напряжения.

Приводятся в действие с помощью электромагнитов  постоянного или переменного токов.

Реле которое срабатывает при любом направлении тока в обмотке называется – нейтральным.

Характеристики:

1.Коэффициент запаса;

2.Коэффициент возврата.

Коэффициент запаса для большинства равен (1,4)

Коэффициент возврата должен быть как можно ближе к единице (1).

От этих коэффициентов зависит время срабатывания реле. Чем выше коэффициент запаса -  увеличивается тяговое электромагнитное усилие действующее на якорь, увеличивается ускорение якоря. Отсюда следует, что сокращается полное время включения.

В ряде случаев необходимо контролировать уменьшение входного параметра, при этом применяются минимальные реле (тока или напряжения).

Конструкции электромагнитных реле тока и напряжения.

1.Реле защиты энергосистем.

Тип реле:    РТ40

Магнитопровод шихтуется из листов электротехнической стали.  Обмотка реле разбита на 2-е секции, которые могут быть соединены при необходимости параллельно или последовательно. Якорь выполнен из тонкого листа электротехнической стали. С осью якоря связаны 2 контакта (замыкающий и размыкающий) с серебряными накладками.

Ток срабатывания регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружины. Натяг пружины и значение тока срабатывания (уставки) фиксируется указателем по определенной шкале.

С осью якоря связан демпфер, заполненный кварцевым песком. С помощью него уменьшается вибрация всей подвижной системы, а также контактов при их включении.

Реле выполняются на токи от 0,2 до 200А.

Время срабатывания  - 0,03 секунды.

На базе реле РТ40 выпускаются:

- реле напряжения   

Реле защиты ЭлектроПривода.

Основными требованиями являются:

- высокое быстродействие (время срабатывания д.б. равным 0,05 сек.);

- широкая регулировка тока срабатывания;

- вибро- и ударостойкость.

Пример:   реле серии РЭВ.

- предназначено для работы в ЭлектроПриводах переменного типа. Используются для защиты от токов Короткого Замыкания, а в совокупности с реле времени для защиты от токов перегрузок.  Могут использоваться как промежуточные. Токовые реле в исходном положении работают с разомкнутой магнитной системой без короткозамкнутого витка на полюсе.

Реле напряжения реагирует а исчезновение напряжения питания, поэтому в исходном положении реле якорь длительно в притянутом положении. Для устранения вибрации якоря на полюсный наконечник устанавливается короткозамкнутый виток.

Реле напряжения допускают регулировку уставки от 70 до 85 %-ов номинального значения.

Время срабатывания реле серии РЭВ  -  0,06 сек.

Время отпускания  - 0,07 сек.

Бесконтактные полупроводниковые

электрические аппараты управления.

В цепях постоянного и выпрямленного тока транзистор можно рассматривать как управляемое активное сопротивление.

Транзистор применяется для создания бесконтактных реле и логических элементов.

Достоинства транзисторов:

1.Высокий уровень вибро- и ударостойкости.

2.Надёжность;

3.Долговечность достигает десятка тысяч часов.

Недостатки:

1.Зависимость параметров от температуры.

В полупроводниковых реле и логических элементах транзистор находится либо в режиме «открыт», либо в режиме «закрыт». Такой режим транзистора называется   -  ключевым.

Обычно для питания цепей коллекторов и баз транзисторов используется общий источник питания.

Полупроводниковые реле.

В отношении быстродействия, чувствительности, селективности и надёжности  -  превосходят электромагнитные.

Полупроводниковые реле защиты содержат:

- измерительную часть (или орган);

- логическую часть (или орган).

В измерительном органе непрерывные входные величины преобразуются в дискретный выходной сигнал.

Дискретный выходной сигнал поступает на вход логической части, которая выдаёт управляющий сигнал, чаще всего, на электромагнитное реле.

Измерительный орган полупроводникового реле тока обычно имеет на входе трансформатор тока.

В измерительных органах используется 3 принципа:

1.Сравнение однородных физических величин (напряжение или ток);

2.Проявление физического эффекта, возникающего при определённом значении измеряемого параметра (например: напряжения).

3.Преобразование непрерывного входного сигнала в цифровую форму.

~ 6кВ

Логические элементы управления ЭлектроПриводом.

Автоматическое регулирование осуществляется элементами которые взаимодействуют друг с другом и с управляемыми объектами в определённой последовательности.

Логическая часть предназначена для преобразования сигнала командных органов и датчиков в выходные сигналы в соответствии с заданной программой.

Выходные сигналы логической части подаются в усилительные, а затем в исполнительные органы.

В большинстве случаев используется дискретный сигнал т.е либо на вход аппарата подаётся сигнал значение которого достаточно для его срабатывания , либо сигнал на вход не подаётся или он слишком мал и недостаточен для срабатывания.

Датчики неэлектрических величин.

Датчики представляют собой электрические аппараты предназначенные для преобразования непрерывного изменения входной (контролируемой) неэлектрической величины в изменение выходной электрической величины.

Важным параметром датчика является порог чувствительности, представляющий собой наименьшее значение входной величины вызывающее изменение выходной величины которое может быть измерено.

Номинальной характеристикой датчика называется зависимость выходной величины от входной. Эта характеристика даётся в паспортных данных датчика и используется как расчётная при измерениях.

На ряду с высокой чувствительностью и малой погрешностью датчики должны обладать необходимым диапазоном измерения входной величины, возможность согласования с измерительной схемой и минимальным обратным воздействием датчика на входную величину. При быстрых изменениях входной величины датчик должен быть малоинерционным.

Датчики можно разбить на 2-е группы:

1.Параметрические (пассивные):

а) Резистивные датчики;

б) Индуктивные датчики;

в) Емкостные датчики.

2.Генераторные (активные):

а) датчики на пьезоэлементах;

б) датчики использующие эффект наведённой ЭДС;

в) датчики с эффектом термо ЭДС.

Датчики могут быть также контактными и бесконтактными.

Поляризованные датчики.

Поляризованное электромагнитное реле отличается от нейтрального наличием постоянного магнита. В нем два магнитных потока: рабочий, создаваемый обмотками, по которым протекает ток, и поляризующий, создаваемый постоянным магнитом.

Поляризованное реле состоит из стального сердечника (ярма) с двумя намагничивающими катушками, подвижного стального якоря, имеющего контакты слева и справа, двух подвижных контактов и постоянного магнита. Магнитный поток этого постоянного магнита Ф; проходит через якорь, а затем разветвляется: влево - Фм] и вправо - ФМ2 по ярму. В электромагнитном поляризованном реле имеются два независимых потока: ФО, создаваемый магнитом, и рабочий (управляющий) поток Фк, образованный катушкой электромагнита. Величина ФО остается постоянной, а Фк зависит от значения и направления тока в катушке, а также от величины воздушных зазоров между подвижным якорем и полюсами неподвижного сердечника. Изменением воздушных зазоров слева и справа изменяется сила тяги якоря.

Якорь этого реле может занимать три положения.

  1.  Если тока в обмотках электромагнита нет, якорь находится  в нейтральном,
    среднем положении; так как это положение неустойчиво, якорь удерживается в
    нем специальными пружинами. Если снять пружины, то реле преобразуется в
    двухпозиционное.
  2.  При  прохождении  постоянного  тока данного  направления  магнитный  поток
    электромагнита Ф в одной части сердечника будет складываться с магнитным
    потоком постоянного магнита, а другой - вычитаться из него, поэтому якорь
    притягивается в ту или другую сторону и замыкает соответствующие контакты.
  3.  При изменении направления тока магнитные потоки будут складываться в другой
    части сердечника.

Поляризованные реле обладают высокой чувствительностью, большим коэффициентом усиления и малым временем срабатывания, поэтому их применяют в схемах маломощной автоматики в тех случаях, когда требуется большая чувствительность или быстродействие.

Индукционное реле.

Индукционные реле основаны на взаимодействии между индуцированным в каком-то проводнике током и переменным магнитным потоком. Поэтому они применяются только на переменном токе как реле защиты энергосистем.

Существующие типы индукционных реле можно разделить на три группы: реле с рамкой, реле с диском, реле со стаканом.

В индукционных реле с рамкой (рис. 1, а) один из потоков (Ф2) индуцирует ток в короткозамкнутой обмотке, помещенной в виде рамки в поле второго потока (Ф1), сдвинутого по фазе. Реле имеют высокую чувствительность и наибольшее быстродействие по сравнению с другими индукционными реле. Недостатком их является малый вращающий момент.

Индукционные реле с диском широко распространены.

Схема простейшего реле такого типа (с короткозамкнутым витком К и диском) приведена на рис. 1, б. Реле имеют сравнительно простую конструкцию и достаточно большой вращающий подвижной части.

Индукционные реле со стаканом (рис.  1,  в) имеют подвижную часть в виде

стакана,     вращающегося    в

магнитном поле двух потоков

четырехполюсной   магнитной

системы.   Потоки   Ф1   и   Ф2

расположены в пространстве

под углом 90°, а по времени

сдвинуты на угол у.

Внутри   стакана   5   проходит

стальной    цилиндр    1    для

уменьшения магнитного

сопротивления.      Реле      со

стаканом    сложнее    реле   с

диском,         но        позволяет

получить   время   срабатывания   до   0,02   с.   Это   существенное  достоинство

обеспечило им широкое применение.

Рис. 1. Схема устройства индукционных реле: а - с рамкой, б - с диском, в - со стаканом: 1 - стальной цилиндр, 2 - спиральная противодействующая пружина, 3 - подшипники, 4 - вспомогательные контакты, 5 - алюминиевый стакан, 6 - ось, 7, 9 - группы катушек, 8 - ярмо, 10 - 13 - полюсы

Четырехполюсная магнитная система позволяет без существенных изменений получать разнообразные по назначению реле и унифицировать их производство. Например, если на полюсах 11 и 13 разместить токовые катушки 9, а на ярме - катушки напряжения 7, то они создадут соответственно потоки Ф1 и Ф2, пропорциональные току и напряжению.

Взаимодействие этих потоков с индуцированными в стакане 5 токами создаст в последнем вращающий момент М = k1Ф1Ф2 sin γ = k2IUcos φ, т. е. получим реле мощности.

При этой же конструкции можно получить реле частоты, если на полюсах 11 и 13 расположить катушки напряжения 9 и соединить их последовательно с резистором, а катушки 7 соединить последовательно с конденсатором. Если оба контура (индуктивно-активный и индуктивно-емкостный) подключить на одно напряжение, то создаваемый в стакане 5 момент будет равен М = k3fФ1Ф2 sin γ, где f - частота тока.

Индуктивности катушек, емкость и сопротивление подбираются так, что при заданной уставке по частоте потоки совпадают по фазе, т. е. угол равен нулю. При изменении частоты потоки не совпадут по фазе, а знак угла их сдвига будет зависеть от характера изменения частоты. При повышении или понижении частоты происходит поворот стакана в ту или иную сторону и замыкание (размыкание) тех или иных контактов.

Аналогично различными комбинациями катушек на сердечниках можно получить и другие по назначению реле.

Герконовое реле.

Принцип действия герконов

Принцип действия герконов основан на использовании сил взаимодействия, возникающих в магнитном поле между ферромагнитными телами. При этом силы вызывают деформацию и перемещение ферромагнитных токопроводов электронов.

Магнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой электрический аппарат, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического размыкания или замыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов, пружин и участков электрической и магнитной цепей.

Использование герконов в технике. Герконовое реле

В настоящее время на базе герконов создано большое количество герконовых реле, кнопок, тумблеров, переключателей, распределителей сигналов, датчиков, регуляторов, сигнализаторов и т. д. Во многих отраслях техники для контроля положения подвижных деталей целессобразно использование герконовых датчиков, счетчиков готовой продукции. ,

Устройство простейшего герконового реле

Простейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из двух контактных сердечников с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом. Давление внутри баллона герконового реле 0.4¸0.6*10^5 Па.

Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон герконового реле устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в обмотку герконового реле возникает магнитное поле, которое проходит по контактным сердечникам через рабочий зазор зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг катушки управления. Создаваемый при этом магнитный поток при прохождении через рабочий зазор образует тяговую электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактных сердечников, соединяет их между собой.

Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания герконов покрывают золотом, радием, паладием или (на худой конец) серебром.

При отключении тока в обмотке электромагнита герконового реле сила исчезает, и под действием сил упругости контакты размыкаются.

В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а контакты сердечника многофункциональны, так как при этом выполняют одновременно функцию магнитопровода, пружины и токопровода.

Для уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эмалированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соединяются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состояния в герконах применяются магнитные экраны.

Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому включение их контактов происходит без периода трогания.

Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.

В отличии от электромагнитных реле обычного типа, у которых контактное нажатие зависит от параметров контактных пружин, контактное нажатие герконовых реле зависит от МДС обмотки и увеличивается с ее ростом.

Герсиконы

Из-за технологической погрешности коэффициента возврата герконовые реле имеют большой разброс от 0,3 до 0,9. С целью увеличения коммутационного тока и номинальной мощности герконовые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие реле называются герметичные силовые контакты или герсиконы. Промышленностью выпускаются герсиконы от 6,3 до 180 А. Частота включений в час достигает 1200.

С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей мощностью до 3 кВт.

Герконовые реле на ферритах

Особый класс герконов – реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения в катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания ферритного сердечника. Они называются герметизированные запоминающие контакты или гезаконы.

Достоинства герконовых реле 

1. Полная герметизация контакта позволяет их использовать герконовые реле в различных условиях влажности, запыленности и т. д.

2. Простота конструкции, малая масса и габариты.

3. Высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций.

4. Высокая электрическая прочность межконтактного промежутка.

5. Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле.

6. Расширенные функциональные области применения герконовых реле.

7. Надежная работа в широком диапазоне температур (-60¸+120°С).

Недостатки герконовых реле

1. Низкая чувствительность у МДС управления герконовых реле.

2. Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий.

3. Хрупкий баллон герконовых реле, чувствительный к ударам.

4. Малая мощность коммутируемых цепей у герконов и герсиконов.

5. Возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах.

6. Недопустимое замыкание и размыкание коатактов герконовых реле  при питании переменным напряжением низкой частоты.

Применение

Клавиатуры — клавишных синтезаторов и компьютеров (в клавиатурах компьютеров
практически не используется с середины 1990-х годов) (удачное использование всех
достоинств геркона).

Клавиатуры промышленных приборов, где требуется долговечность и
взрывобезопасность.

Датчики: охранные, велокомпьютеров и т. п.

Подводное оборудование: фонари для дайвинга, подводной охоты.

Лифты: датчики позиционирования кабины

Теле-радио аппаратура

Основная тенденция — замена герконов твердотельными датчиками Холла.

Дифференциальное реле.

Устройство защитного отключения. УЗО. дифференциальное реле,

диффавтомат -  все  это  одно и тоже  конструктивное устройство.

Дифференциальное реле или УЗО предназначено для обеспечения

защиты человека от поражения электрическим током при прямом

прикосновении к одной из токоведущих частей (оголенный провод,

корпус электрического аппарата попавшего под напряжения и т.д.)- и

способно  защитить  от  возгораний  и  пожаров,   возникающих  на

объектах      вследствие      возможных      повреждений      изоляции,      неисправностей

электропроводки  и  электрооборудования.  УЗО устройство  защитного  отключения

(диффреле) определяет возникший в проводке дисбаланс тока вследствие возникновения

тока утечки и отключает в течении 10-20 мсек (механическая инерция аппарата) подачу

электропитания.

Устройство защитного отключения (УЗО) отслеживает утечку тока из цепи (тело

человека выступает в роли проводника) и обеспечивает автоматическое отключение

электропитания аварийного участка электроснабжения за время, не превышающее 20мсек

(+40...-60%) с момента возникновения утечки.

Выпускаются дифференциальные реле двух типов: АС и А. Тип АС реагирует на утечку

переменных (синусоидальных) токов. Но в электрических цепях, питающих

оборудование, в составе которого имеются выпрямители или управляемые тиристоры,

при пробое изоляции возможна утечка не только переменного, но и постоянного

(пульсирующего) тока. УЗО типа АС на это не реагирует. Дифференциальное реле типа А

предназначено для таких случаев. В инструкциях п» эксплуатации на некоторые бытовые

приборы, например, стиральные машины и холодильники, можно встретить указание о

необходимости установки именно этого типа реле.

Дифференциальный автомат - название, возникшее в обиходе (дифавтомат) присвоено устройству защитного отключения со встроенной защитой от сверхтоков (токов короткого замыкания и токов перегрузки). Он срабатывает в обоих случаях - как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях или перегрузке.

Дифференциальное реле проводит сравнительный векторный анализ тока фаза - ноль. Если векторная сумма не равна нулю, подается сигнал на механизм отключения устройства.

Дифференциальное реле всегда должно использоваться с автоматическим выключателем для защиты от короткого замыкания или токов перегрузки. Дифференциальное реле по номинальному току должно быть больше, чем автоматический выключатель на этой линии. Например, если автомат 40 ампер, то УЗО выбирается 63А. Таким образом, номинальный ток УЗО, не означает, что оно отключится при 40А, а значит, что при 60А оно перегорит.

Второй вариант (дифференциального реле):

Устройство защитного отключения - дифференциальное реле

В общем, дифференциальное реле - это аппарат, который контролирует ток и в фазном и в нулевом проводнике. При нормальных условиях, ток в фазном и нулевом проводниках должен быть одинаковым. Если ток фазного проводника отличается от тока в нулевом проводнике, дифференциальное реле тут же, за мгновение разорвет цепь. Для чего это делается? Дело в том, что разница токов в проводниках возникает при ненормальной ситуации. Если ток в этих проводниках отличается, это значит, что часть тока куда-то утекает. Эта часть называется током утечки. Утечка тока возникает, если изоляция проводников нарушена, или произошел несанкционированный контакт с токоведущими частями проводника, а значит, становится возможным поражение человека электрическим током.

Опасным для жизни принято считать ток, больший, чем 30 мА. Поэтому, дифференциальные реле размыкает цепь, если ток утечки достигает величины 30 мА. Но такое дифференциальное реле защищает от поражения электрическим током при косвенном прикосновении. Дифференциальное реле с номинальным током утечки 10 мА защищает от поражения электрическим током и при косвенном прикосновении и при прямом непреднамеренном прикосновении к токоведущим частям. Эти реле, с номинальными токами утечки 10 и 30 мА применяются в групповых электрических сетях. Такие реле, не смотря на их немалую стоимость, не стоит ставить одно для защиты всей квартиры, т.к. при утечке в одной из групп будет отключаться вся квартира, а это не очень удобно. Кроме того, будет не понятно, где происходит утечка. Поэтому такие реле нужно ставить на каждую из групп. Для защиты всей электроустановки промышленностью выпускаются реле с номинальным током утечки 300 мА. Такие реле, как правило, четырех контактные и предназначенные для применения в трехфазных электрических сетях.

Таким образом, дифференциальные реле применяются исключительно для защиты от поражения электрическим током.


Кнопочный

Рычажный

SQ

SQ

Замкнутый ключ

Разомкнутый ключ

М

Г

- магнит

~ 6кВ

КА

КА

КА

или

К

KL

KT

Релейная защита на ~6кВ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33800. Предмет и сущность общей теории государства и права 14.89 KB
  Общая теория государства и права это система обобщенных знаний о наиболее общих закономерностях возникновения развития и функционирования права и государства вообще их сущности а также связанных с ними государственноправовых явлений. Теория государства и права наука общественная. Объектом изучения теории права как и всех общественных наук является общество в целом.
33801. Понятие норм права, их структура и виды 16.66 KB
  Признаки правовой нормы: Устанавливается и санкционируется государством. Структура правовой нормы: Гипотеза элемент нормы устанавливающий условия применения нормы тоесть условия применения правила изложенного в норме. Диспозиция элемент нормы содержащий собственно само правило поведения при условии наступления событий изложенных в гипотезе. Санкция элемент нормы устанавливающий ответственность или меры государственного принуждения применяемые к нарушителю правила предусмотренного в диспозиции.
33802. Сущность государства. Понятие и основные признаки государства 15.98 KB
  Понятие и основные признаки государства Госвоесть политическая организацияассоциация члены которой объединяются в единое целое публичновластными отношениями и структурами. Признаки госва: 1террит. основа госва вкл .
33803. Понятие функций государства и их классификация 17.72 KB
  Функции государства – это основное направление деятельности государства в котором выражается сущность и социальное назначение государственного управления обществом. функции носят объективный характер; 2. функции носят систематический постоянный характер; 3. функции возникают и развиваются в соответствии с задачами и целями государства; 5.
33804. Формы государства. Государственный аппарат. Источники права 17.7 KB
  Источники права Форма государства внешняя структура способ организации государственной власти выражающаяся в построении верховных ор ганов государства распределении власти меяаду различными уровнями государственных органов общем режиме управления страной. Механизм государства призван надежно гарантировать и охранять законные интересы и права своих граждан. Источник права Источник форма права способ с помощью которого закрепляются находят внешнее выражение нормы права. Некоторые учёные отождествляют источник и форму выражения...
33805. Понятие, сущность и структура Конституции Республики Беларусь 17.02 KB
  Конституция Республики Беларусь белор. Канстытуцыя Рэспублікі Беларусь основной закон Республики Беларусь. Конституция Социалистической Советской Республики Белоруссии 1919 года Первая Конституция Социалистической Советской Республики Белоруссии ССРБ была принята на I Всебелорусском съезде Советов 3 февраля 1919 г.
33806. Гражданство Республики Беларусь 17.47 KB
  Гражданство Республики Беларусь это устойчивая правовая связь человека Республикой Беларусь выражающаяся в совокупности их взаимных прав обязанностей и ответственности.1991 года был введен в действие Закон Республики Беларусь О гражданстве Республики Беларусь который действовал до 17.2002 года был принят Закон Республики Беларусь О гражданстве Республики Беларусь который вступил в силу 17.
33807. Избирательная система 17.6 KB
  Избирательная система в широком смысле совокупность правовых норм регулирующих порядок предоставления избирательных прав проведения выборов в органы государства и местного самоуправления определения результатов голосования. Такая система правовых норм в совокупности образует избирательное право в широком смысле. Избирательная система в узком смысле порядок определения результатов голосования.
33808. Референдум. Виды референдумов 15.74 KB
  Виды референдумов. Референдум важнейший институт прямой демократии. Референдум это один из способов участия общественности в принятии решений важных для государства и для каждого отдельного гражданина. Условия проведения референдума и его процедура регулируются конституциями и законодательством соответствующих стран.