42222

Аппараты защиты. Тепловое реле тока типа ТРТ-111 и автоматический выключатель типа АК-50К

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Предмет исследования Объектом исследования является тепловое реле тока типа ТРТ111 и автоматический выключатель типа АК50К [1 2]. Тепловое реле тока предназначено для автоматического отключения защищаемого электротехнического объекта при наличии в цепи длительно действующих токов перегрузок. Тепловое реле тока входит составной частью в конструкцию магнитного пускателя функционально предназначенного для управления асинхронными электродвигателями. Структурная схема исполнения типовой конструкции теплового реле тока представлена на рис.

Русский

2013-10-27

53.5 KB

6 чел.

I. Лабораторный практикум

1. Лабораторная работа

АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ

1.1. Предмет исследования

Объектом исследования является тепловое реле тока типа ТРТ-111 и автоматический выключатель типа АК-50К [1, 2].

Тепловое реле тока предназначено для автоматического отключения защищаемого электротехнического объекта при наличии в цепи длительно действующих токов перегрузок.

Тепловое реле тока входит составной частью в конструкцию магнитного пускателя, функционально предназначенного для управления асинхронными электродвигателями.

Структурная схема исполнения типовой конструкции теплового реле тока представлена на рис. 1.1. Главный элемент теплового реле тока — биметаллический элемент, выполненный механическим соединением двух металлических пластин 1, 2, имеющих различные коэффициенты теплового линейного
расширения. Биметаллический элемент, укрепленный шарнирно на оси вращения
О1, одним концом шарнирно соединен в точке О2 с рукояткой 10 регулировки тока уставки, а другим концом в узле связи О3 через пружину 4 механически соединен с колодкой 5 через шарнир О4 подвижного контакта мостикового типа. Колодка 5 имеет ось вращения О5.

Подвижный контакт 6 совместно с неподвижным контактом 7 осуществляет коммутацию цепи нагрузки защищаемого электротехнического объекта. Биметаллический элемент собирается совместно с нагревателем 3, по которому пропускается полный ток или часть тока нагрузки защищаемого электротехнического объекта. Нагреватель 3 имеет выводы А и Б.

В исходном состоянии биметаллический элемент обеспечивает замкнутое состояние контактов 6 и 7 (рис. 1.1,а). Включение теплового реле посредством клеммных выводов А и Б в цепь нагрузки защищаемого электротехнического объекта вызывает прохождение электрического тока нагрузки по нагревателю 3, который нагревает биметаллический элемент.

Вследствие различия в коэффициентах теплового линейного расширения двух металлических пластин 1 и 2 биметаллический элемент изгибается в сторону металлической пластины, имеющей меньший коэффициент теплового линейного расширения (рис. 1.1,б).

Изгиб биметаллического элемента приводит к сжатию пружины 4 и перемещение узла связи О3 в положение, при котором механическое усилие Рмех сжатой пружины 4 действует в направлении поворота колодки 5, приводящего к размыканию контактов 6 и 7 (рис. 1.1,б). Такая конструкция привода контактной системы называется "прыгающими контактами", так как имеется определенная пороговая величина деформации биметаллического элемента, при которой скачкообразно изменяется направление механического усилия для переключения контактной системы. При размыкании контактов 6 и 7 отключается ток в нагрузке защищаемого электротехнического объекта и соответственно прекращается протекание тока по нагревателю 3.

После остывания, вследствие действия упругих свойств, биметаллический элемент возвращается в исходное состояние, при котором могут замкнуться контакты 6 и 7.

Нажатием штока 8 через пружину 9 осуществляется возврат контактов 6 и 7 в замкнутое состояние.

Поворот рукоятки 10 вызывает изменение величины начального усилия упругого биметаллического элемента и тем самым изменяет в определенных пределах значения тока уставки от Imin до Imax, при котором степень нагрева обеспечивает деформацию биметаллического элемента, вызывающую срабатывание теплового реле тока.

Автоматический выключатель типа АК-50К предназначен для установки в цепях, где необходима времятоковая защита при нагрузках, превышающих номинальную более чем на 20...50%, требующих практически мгновенного отключения цепи (отсечки) при токах, значение которых характеризуется коэффициентом кратности, и являющихся аварийными для
нагрузки. Коэффициенту кратности соответствует отношение значения тока отсечки
Iотс к номинальному значению тока Iном нагрузки ( kкр=Iотс/Iном) и устанавливается в пределах kкр = 5...15 и более. Тем самым ток отсечки Iотс превышает номинальный ток Iном в 515 раз.

Механизм автоматического выключателя обеспечивает задержку отключения главных контактов аппарата при токах перегрузки и осуществляет мгновенное отключение при токах, превышающих ток отсечки.

Выключатель имеет контактную и дугогасительную системы, систему ручного включения и отключения, систему автоматического отключения, состоящую из электромагнита, гидравлического замедлителя и механического расцепителя (рис. 1.2). Неподвижными осями механизма выключателя, вокруг которых вращаются элементы механизма, являются оси О1, О2, О3, О4, О5 и О6. В процессе работы механизма используются упоры У1, У2 и У3. Пружины П1, П2, П3 и П4 являются (рис. 1.2 и 1.3) пружинами растяжения. Основная силовая пружина П1 является пружиной включения и отключения. Подвижные контакты 16 механически укреплены на рычаге 5, имеющем ось вращения О2. Подвижный контакт 16 посредством гибкого соединения 16 электрически присоединяется к клемме В, с которой соединен один из выводов катушки 15 электромагнита. Другой вывод катушки 15 подсоединен к выходной клемме А. Неподвижный контакт 17 подсоединен к выходной клемме С. Клеммы А и С являются выходными клеммами, к которым подсоединяются внешние провода.

Трехфазные автоматические выключатели имеют три системы силовых контактов. 

Система ручного управления состоит из рукоятки 1, вращающейся около точки О1 и рычагов 2  5. Механический расцепитель состоит из рычага 6, шарнирно соединенного при помощи рычага 7 с осью вращения О4 и рычага 8, имеющего ось вращения О5, а также рычага 9, имеющего ось и шарнирно соединенного с якорем 10 электромагнита.

Электромагнитный расцепитель с гидравлическим замедлителем состоит из магнитной системы 11, герметически закрытого патрона 13, заполненного кремний-органической жидкостью, и подвижных якорей 10 и 12. В нижней части якоря 12 имеется клапан 14, который при перемещении якоря 12 вверх прижимается к нижнему отверстию с диаметром D2, закрывая его и не давая выходить жидкости через это отверстие. Перемещение якоря 12 вверх вызывается электромагнитной силой, возникающей от магнитного потока в магнитной цепи электромагнита, создаваемой катушкой 15, по которой протекает ток нагрузки силовой цепи. Движение якоря 12 начинается при токе срабатывания, значение которого устанавливается в пределах 1,1...1,2 от номинального тока Iном автоматического выключателя. При этом величина электромагнитной силы, действующей на якорь 10, недостаточна для перемещения якоря 10. Движение якоря 12 вверх замедлено, так как боковой зазор между якорем 12 и герметичным патроном 13 очень мал, и протекание жидкости под якорь затруднено. Чем больше значение тока, протекающего по катушке 15, тем больше электромагнитная сила, действующая на якорь 12, и тем быстрее он перемещается. В то же время, при перемещении якоря 12 уменьшается воздушный зазор между якорем 12 и якорем 10 и электромагнитная сила, действующая на якорь 10, возрастает.

При некотором значении электромагнитной силы, действующей на якорь 10, превышающем механическое усилие пружины П4 , якорь 10 мгновенно втягивается во внутреннюю полость электромагнита по направлению к якорю 12, поворачивая рычаг 9 вокруг оси О6.

Поворот рычага 9 посредством ролика воздействует на рычаг 8, приводя его к повороту вокруг оси O5 и освобождая хвостовик рычага 7, который выходит из зацепления с валиком оси О5 и под действием механического усилия пружины П1 через шарнирно соединенные рычаги 6 и 2 поворачивается вокруг оси О4. При этом рычаг 2 через шарнирно связанные рычаги 3 и 4 воздействует на рычаг 5, приводя его к повороту вокруг оси О2 и к размыканию контактов 17 и 16. Между размыкающимися контактами 17 и 16 возникает электрическая дуга, которая успешно гаснет на деионной решетке 20 дугогасительной камеры (рис. 1.3).

При обесточивании катушки 15 электромагнита якорь 12 под действием собственной массы и пружины П5 (см. рис. 1.3) быстро возвращается вниз. Этому способствует свободное перетекание жидкости из нижней части герметичного патрона 13 в верхнюю по внутреннему отверстию с диаметром D2 якоря 12, которое открывается благодаря тому, что клапан 14 поднимается вверх. Клапан не закрывает полностью внутреннее отверстие якоря с большим диаметром D1 (D2 > D2), поскольку имеет боковые вырезы (см. рис. 1.2.).

При ручном включении рычаг 1 предварительно перемещают вниз. Верхняя часть рычага 1 нажимает на конец рычага 2, вращая его против часовой стрелки вокруг оси О3 и увлекая за собой рычаг 6. Это освобождает рычаг 7 расцепителя и он под действием механического усилия пружины П2 поворачивается вокруг оси О4 против часовой стрелки, попадая в вырез оси О5, удерживаемого рычагом 8 на упоре У3 в горизонтальном положении. Пружина П2, продолжая воздействовать на рычаг 7, приводит его в такое положение, при котором хвостовик рычага 7, поворачивая рычаг 8, проходит через вырез валика оси O5. Таким образом, механизм расцепления взводится. Затем при движении рукоятки 1 верх пружина П1 действует на правую ось рычага 3 и рычага 4, которые остаются пока неподвижными, так как контактный рычаг 5 неподвижен. Рычаг 2 также неподвижен, потому, что он верхним концом связан с рычагом 6, который упирается в шарнир рычага 7, находящийся в зацеплении с валиком оси О5. Пружина П1 перемещается при этом вокруг неподвижной правой оси рычага 3. Как только ось пружины пройдет мертвую точку - левую ось рычага 3, механическое усилие пружины П1 будет воздействовать на шарнир соединения рычагов 3 и 4 вверх и произойдет поворот контактного рычага 5 и замыкание контактов 16 и 17. На рис. 1.2 штрихом показано замкнутое положение контактов 16 и 17.

При автоматическом отключении (см. рис. 1.3) произойдет втягивание якоря 10. Это вызовет поворот рычага 8 и валика оси О5, который освободит хвостовик рычага 7. Пружина П1 через рычаги 2 и 6 повернет рычаг 7 вокруг оси О4 пo часовой стрелке. Рычаг 2, свободно вращаясь, перемещает за собой по часовой стрелке рычаг 3, а за ним и рычаги 4 и 5. Произойдет размыкание контактов 16 и 17 и отключение автоматического выключателя. Система рычагов перейдет из положения, указанного пунктиром, в положение "отключено". При этом дуга гаснет в деионной решетке 20 дугогасительной камеры.

При больших токах, превышающих ток Iотс отсечки, магнитное поле, созданное катушкой 15 электромагнита, настолько велико, что якорь 12 не успевает переместиться, а происходит практически мгновенное вытягивание якоря 10, освобождение из зацепления рычага 7 и отключение автоматического выключателя.

1.2. Описание установки

Панель лабораторной работы установлена в правой части стенда и имеет номер 6. На ней находится тепловое реле тока ТРТ-111, передняя стенка которого выполнена прозрачной для изучения конструкции и принципа действия механизма реле. Под ним находится автоматический выключатель АК-50К, у которого задняя крышка выполнена прозрачной, что дает возможность изучать работу электромагнитного расцепителя. Слева от исследуемых аппаратов вмонтированы сигнальные лампочки, которые включаются при проведении исследований соответствующего аппарата.

Все переключатели режима работы и приборы находятся на наклонной панели стенда. Общий автомат SF1 подает питание на стенд. Переключатель SA6 подает напряжение на панель лабораторной работы в положении 6. Выключателем SA5 подается питание на секундомер Pt, выключатель SA9 включает объект исследования - тепловое реле тока ТРТ-111 или автоматический выключатель АК-50К. Переключатель SA8 изменяет ток нагрузки исследуемых аппаратов. Значение тока нагрузки регистрируется цифровым сигнализатором, установленным рядом с переключателем SA8.

Включением кнопки SB1 осуществляется включение испытуемого аппарата, т.е. осуществляется подача тока на исследуемый аппарат и включение секундомера Pt.

Порядок проведения опытов дан в методических указаниях. Остановка экспериментального исследования осуществляется включением SB2. Сброс секундомера Pt на нуль осуществляется кнопкой SA7.

Примечание: Категорически запрещается прикасаться к токоведущим вводам исследуемых аппаратов.

1.3. Задание на работу и
методические указания по ее выполнению

1.3.1. Изучить конструкцию исследуемого аппарата на лабораторной стенде, расположение выключателей и контрольно-измерительных приборов.

После включения SF1 и SA5 с помощью переключателя SA6 установить на световом индикаторе HG в номер 6, соответствующий данной лабораторной работе.

Рекомендации: Необходимо выдерживать интервал времени 5...6 мин между очередными опытами при снятии точек времятоковых характеристик.

1.3.2. Экспериментально исследовать и построить времятоковую характеристику теплового реле тока TPT-lll при токах нагрузки от 2Iном до 9Iном и при трех положениях тока уставки:
а) минимальном, б) среднем и в) максимальном.

Выключателем SA9 подать напряжение к цепи включения теплового реле тока TPT-lll. Установить минимальную уставку (см. рис. 1.1, рычаг 10 уставки в левом положении). Переключателем SA8 установить ток нагрузки, начиная с 2Iном. Установить на нуль стрелки секундомера. Включить выключатель SB1 и после остановки секундомера Pt записать его показания. С момента возврата механизма теплового реле тока в исходное положение выдержать паузу на охлаждение элементов механизма в течение 5...6 мин, установить стрелки секундомера на нуль и повысить на одну ступень ток нагрузки реле. По окончании паузы произвести очередной опыт.

Повторить все опыты по снятию точек времятоковых защитных характеристик теплового реле тока TPT-lll при средней уставке и при максимальной уставке.

1.3.3. Экспериментально исследовать и построить времятоковую характеристику автоматического выключателя АК-50К при токах нагрузки от 2Iном до 9Iном, определить ток отсечки выключателя.

Выключателем SA9 подать напряжение к цепи включения автоматического выключателя (загорится лампочка слева от него). Включить автоматический выключатель перемещением рукоятки включения вниз, а затем вверх. Переключателем SA8 установить ток нагрузки (начиная со значения 2Iном). Установить на нуль стрелки секундомера. Включить выключатель SB1. После срабатывания (отключения) автоматического выключателя выключить SA7 (SB2 для стенда №1) и записать показания секундомера. Провести опыт для следующего значения тока. С момента возврата механизма автоматического выключателя в исходное положение необходимо выдержать паузу 5...6 мин на охлаждение элементов механизма, установить на нуль стрелки секундомера и повысить на одну ступень ток нагрузки автоматического выключателя. По окончании паузы провести очередной опыт.

Примечание: Номинальное значение токов для экспериментального исследования защитных аппаратов TPT-lll и АК-50К соответствует

- для стенда № 1 – Iном = 1 А:

- для стендов № 2, 3, 4 – Iном = 1,5 А.

1.3.4. Обработать результаты экспериментального исследования, построить графики и объяснить полученные результаты.

1.3.5. Нарисовать кинематическую схему работы теплового реле тока ТРТ-111.

Примечания:

1) Данные, снятые в п. 1.3.2. для разных токов уставки, совместить на одном графике.

2) Для каждой серии опытов п. 1.3.2 вычислить среднее значение тока нагрузки

.

3) По экспериментальным данным выбрать ток нагрузки I0 ближний к среднему току Iср и взять соответствующее ему время t0.

4) Для каждой серии опытов построить теоретические характеристики t = f(I), для чего по значению t, взятому из эксперимента, определяется ток по уравнение.

.

5) Теоретические и экспериментальные кривые построить на одном рисунке.

1.4. Контрольные вопросы

1. Каково назначение, устройство и принцип действия теплового реле тока ТРТ-111?

2. Каким образом изменяется ток уставки теплового реле максимального тока?

3. Чем отличается прямой и косвенный нагрев биметаллического элемента?

4. Каково назначение, устройство и принцип действия автоматического выключателя?

5. Как работает механизм автоматического выключателя при ручном отключении?

6. Опишите работу механизма автоматического выключателя при ручном отключении после автоматического отключения.

7.Изложите работу механизма автоматического выключателя при автоматическом отключении.

8. Как работает электромагнитный расцепитель при токах перегрузки?

9. Как работает электромагнитный расцепитель при токах превышающих ток отсечки?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43230. Реконструкция жилого дома исторической застройки 278.5 KB
  Прямоугольные Стены: наружные – несущие кирпичные толщиной 640 мм что недостаточно по современным требованиям к теплоизоляции ограждающих конструкций внутренние – несущие кирпичные толщиной 510мм ненесущие кирпичные толщиной 120250мм. Район строительства Зона влажности Самара 34 56 11 222 162 80 48 нормальная Выбор теплотехнических показателей строительных материалов и характеристик ограждающих конструкций Наименование материалов Условия эксплуатации ограждений Плотность кг Коэф.35 Плиты Rockwool модель FCDE BTTS Б 145...
43231. Организация производства алкидно–акрилового лака 46.93 MB
  Это позволило в частности решить проблему получения долговечных атмосферотермо и химстойких покрытий с высокими декоративными свойствами. Трехаппаратная схема реализации позволяет более полно использовать существующее в цехе оборудование а так же дает возможность использовать алкидный лак в качестве самостоятельного продукта. Применение этого материала позволит увеличить срок эксплуатации оборудования улучшить качество производимой продукции а так же упростит очистку реактора. Охлаждение осуществляется тем же самым теплоносителем...
43232. Реконструкция зданий и сооружений 56.5 KB
  Пояснительная записка к курсовому проекту на тему: Реконструкция зданий и сооружений Выполнил: студент Новиков К. В тоже время здания возводились из капитально огнестойких и долговечных конструкций обеспечивающих срок службы зданий 100125 лет. Единственной рациональной альтернативной сносу являются модернизация и реконструкция рассматриваемых зданий методами градостроительного преобразования и переустройства которые должны быть произведены с учётом экономических социально – функциональных технических эстетических и...
43233. Организация продвижения продукции и информационная поддержка продаж техники для парниково-тепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет 2.98 MB
  Нужно отметить что затраты на оптимизацию существенно ниже чем в сфере традиционных методов продвижения. Целью данного курсвого проекта является организация продвижения продукции и информационная поддержка продаж техники для парниковотепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1 изучить и проанализировать особенности организации продвижения продукции и продаж техники для парниковотепличных хозяйств и сельского хозяйства в сети Интернет; 2 описать модели...
43234. Інструментальне забезпечення технологічного процесу виготовлення деталі 530 KB
  Навчитись проектувати та проводити аналіз різального інструменту для забезпечення технологічного процесу виготовлення деталі Група: Курс: Студент Керівник проекту Вхідні дані: торець валу 80 матеріал валу – сталь 35 Базовий інструмент Етапи виконання роботи Назва етапу Примітки заповнюється керівником роботи за необхідністю Строк виконання Оцінка за етап 1. Аналіз множини вихідних інструментальних поверхонь спряжених з базової поверхнею деталі що обробляється....
43235. Баня на 200 мест в городе Тамбов 421 KB
  Обоснование размещения на участке проектируемого здания Назначение здания особенности функционально-технологического процесса основные группы помещений зоны Конструктивная схема здания Приемы и средства архитектурной композиции и художественной выразительности здания
43236. Разработка привода скребкового транспортёра с одной цепью 1.85 MB
  Выбор твердости термической обработки и материала колес Для изготовления колёс выбираем сталь 45 термообработка – улучшение до 192240НВ МПа МПа. Для изготовления шестерен выбираем сталь 40Х термообработка азотирование до 5559HRC твёрдость сердцевины зуба 2630HRC МПа МПа. Для колёс: МПа. Для шестерен: МПа.
43237. Лекции по общим разделам динамики материальной точки и механической системы 9.1 MB
  Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Первая и вторая задача динамики. Алгоритмы их решения. Основной закон динамики относительного движения. Понятие о центре масс механической системы. Инерционные параметры твердого тела и механической системы. Дифференциальные уравнения движения механической системы в декартовой системе координат. Теорема о движении центра масс механической системы. Понятие о количестве движения материальной точки и механической системы...
43238. Дробильно-сортировочное предприятие 2.85 MB
  Передняя ходовая тележка состоит из собственной рамы, прицепного устройства, предназначенного для соединения с тягачом, рессор, оси с установленными на ней пневмоколесами. Соединение тележки с рамой агрегата осуществляется с помощью приваренной к раме цапфы, которую вставляют в центральное отверстие опорного основания тележки и крепят ригелем. Конструкция цапфы и ригеля позволяет транспортировать агрегат седельным тягачом. Задняя тележка прикреплена к раме агрегата с помощью подвесок.