Материал: Електроустаткування верстата

Теплове реле

Призначення

Теплові реле - це електричні апарати, призначені для захисту електродвигунів від струмового перевантаження. Найбільш поширені типи теплових реле - ТРП, ТРН, РТЛ і РТТ.

Принцип дії

Довговічність енергетичного обладнання в значній мірі залежить від перевантажень, яким воно піддається під час роботи. Для будь-якого об'єкта можна знайти залежність тривалості протікання струму від його величини, при яких забезпечується надійна і тривала експлуатація обладнання. Ця залежність представлена на (Мал. 2,5).

При номінальному струмі допустима тривалість його протікання дорівнює нескінченності. Протікання струму, більшого, ніж номінальний, призводить до додаткового підвищення температури і додатковому старіння ізоляції. Тому чим більше перевантаження, тим короткочасні вона допустима. Мал.

2.4 на малюнку встановлюється виходячи з необхідної тривалості життя обладнання. Чим коротше його життя, тим більші перевантаження допустимі

Пристрій теплового реле типу ТРП

Біметалева пластина теплового реле ТРП має комбіновану систему нагріву. Пластина 1 нагрівається як за рахунок нагрівача 5, так і за рахунок проходження струму через саму пластину. При прогині кінець біметалічної пластини впливає на пригающій контактний місток 3.

Теплове реле ТРП дозволяє мати плавне регулювання струму спрацьовування в межах (± 25% номінального струму уставки). Це регулювання здійснюється ручкою 2, яка змінює первісну деформацію пластини. Таке регулювання дозволяє різко знизити число потрібних варіантів нагрівача.

Мал. 2,5. Теплове реле типу ТРП

Висока температура спрацьовування (вище 200 ° С) зменшує залежність роботи реле від температури навколишнього середовища.

Уставка теплового реле ТРП змінюється на 5% при зміні температури навколишнього середовища на КУС.

Висока ударо-і вібростійкість теплового реле ТРП дозволяють використовувати його в самих важких умовах.

Реле ТРН

У ряді магнітних пускачів застосовується двофазне теплове реле типу ТРН (Мал. 2,7). Це реле вбудовується в магнітні пускачі. Реле ТРН складається з пластмасового корпусу, розділеного на три осередки. У крайніх клітинках розміщені нагрівальні елементи 1, у середній - температурний компенсатор 3, регулятор струму спрацьовування 4, механізм розчеплювача, який розмикає контакт місткового типу і важіль ручного повернення. Шкала регулятора розбита на 10 поділок: п'ять у бік збільшення і п'ять у бік зменшення. Ціна одного ділення 5%. Внаслідок цього ток уставки можна регулювати в межах ± 25% від номінального струму.

При протіканні струму перевантаження через нагрівальний елемент основна біметалічна платівка 2, деформуючись (показано пунктиром), переміщує вправо штовхач 10, пов'язаний жорстко з біметалічною платівкою 3 температурного компенсатора.

Напрямок деформації платівки температурного компенсатора протилежно напрямку деформації основної платівки. Деформація незначна за абсолютною величиною.

Внаслідок цього, незважаючи на протидію, платівка температурного компенсатора починає переміщатися теж вправо. При цьому засувка 7 звільняється, і штанга розчеплювача 6 під дією пружини 9 відходить вгору, а контакти 8 реле розмикаються.

Будова

.        нагрівальний елемент,

.        біметалічна пластина,

.        біметалічна пластина температурного компенсатора,

.        ексцентриковий механізм регулятора,

.        движок уставки,

.        штанга розчеплювача,

.        клямка,

.        контакти,

.        пружина,

.        штовхач реле.

Мал. 2,6. Теплове реле типу ТРН

Реле ТРП

Однополюсні теплові струмові реле серії ТРП з номінальним струмом від 1 до 150 А встановлюють по два у магнітні пускачі типів ПА-400, ПА-500, ПА-600. Реле серії ТРП (Мал. 2,8) має комбінований нагрівання, тобто струм захищається електродвигуна пропускається через нагрівач 4 і біметалічну платівку 3, з'єднані між собою паралельно. Для кожної серії реле виготовляють змінні нагрівачі. Крім того, струм уставки можна регулювати. Шкала регулятора розбита на десять поділок: п'ять у бік плюс і п'ять у бік мінус. Ціна одного ділення 5% від струму нагрівального елемента. Струм уставки можна змінити в межах ± 25%.

2.5 Призначення, будова, монтаж та технічне обслуговування силового електроустаткування

До силового електроустаткування відносять:

Електричні машини; Трансформатори; Випрямлячі.

Електричні машини.

Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, в системах автоматичного регулювання та керування, у побуті. Вони перетворюють механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Машина, що перетворює механічну енергію в електричну, називається генератором. Перетворення електричної енергії в механічну здійснюється двигуном.

Будь-яку електричну машину можна використати як генератор і як двигун. Ця її властивість змінювати напрямок перетворюваної енергії називається оборотністю машини, її можна також використати для перетворення електричної енергії одного роду струму (частоти, кількості фаз змінного струму, напруги постійного струму) в енергію іншого роду струму. Такі електричні машини називаються перетворювачами.

асинхронний двигун складається з двох основних частин - статора і ротора. Статором називається нерухома частина машини, ротором - її обертова частина. Властивістю асинхронної машини є її оборотність, тобто вона може бути використана в режимі генератора і в режимі двигуна. Через ряд суттєвих недоліків асинхронні генератори майже не застосовуються, в той час як асинхронні двигуни набули великого поширення.

Двигун постійного струму (ДПТ)

Машини постійного струму застосовують як електродвигунів і генераторів. Електродвигуни постійного струму мають хороші регулювальні властивості, значну перевантажувальну здатність і дозволяють отримувати жорсткі і м'які механічні характеристики.

Призначення. Такі машини широко використовують для приводу різних механізмів у чорній металургії (прокатні стани, кантувателі, роликові транспортери), на транспорті (електровози, тепловози, електропоїзди, електромобілі), у вантажопідйомних і землекопальних пристроях (крани, шахтні підйомники, екскаватори), на морських і річкових суднах, у металообробній, паперової, текстильної, поліграфічної промисловості та ін Двигуни невеликої потужності застосовують у багатьох системах автоматики.

Конструкція двигунів постійного струму складніше і їх вартість вище, ніж асинхронних двигунів. Однак у зв'язку з широким застосуванням автоматизованого електроприводу та тиристорних перетворювачів, що дозволяють живити електродвигуни постійного струму регульованою напругою від мережі змінного струму, ці електродвигуни широко використовують у різних галузях народного господарства.

Генератори постійного струму раніше широко використовувалися для живлення електродвигунів постійного струму в стаціонарних і пересувних установках, а також як джерела електричної енергії для заряду акумуляторних батарей, харчування електролізних і гальванічних ванн, для електропостачання різних електричних споживачів на автомобілях, літаках, пасажирських вагонах, електровозах, тепловозах та ін

Недолік машин постійного струму - наявність щеточноколлекторного апарату, який вимагає ретельного догляду в експлуатації і знижує надійність роботи машини. Тому останнім часом генератори постійного струму в стаціонарних установках витісняються напівпровідниковими перетворювачами, а на транспорті - синхронними генераторами, які працюють спільно з напівпровідниковими випрямлячами.

Будова

Мал. 2,7. Електромагнітна схема двополюсної машини постійного струму (а) та еквівалентна схема її обмотки якоря (б): 1 - обмотка збудження; 2-головні полюси, 3 - якір; 4-обмотка якоря; 5 - щітки; 6 - корпус (станина)

Мал. 2,8. Будова електродвигуна постійного струму: 1 - станина, 2 - головний полюс, 3 - обмотка збудження, 4 - полюсний наконечник, 5 - додатковий полюс, 6 - обмотка додаткового полюса, 7 - провідники компенсаційної обмотки, 8 - повітряний зазор, 9 - магнітопровід якоря, 10 - провідники обмотки якоря, 11 - щітка, 12 - вал, 13 - колектор, 14 - лапа.

Принцип дії. Машина постійного струму (Мал. 2,8 а) має обмотку збудження, розташовану на явно виражених полюсах статора. З цієї обмотці проходить постійний струм Iв, створює магнітне поле збудження Фв. На роторі розташована двошарова обмотка, в якій при обертанні ротора індукується ЕРС. Таким чином, ротор машини постійного струму є якорем, а конструкція машини подібна з конструкцією зверненої синхронної машини.

При заданому напрямку обертання якоря напрям ЕРС, индуцируемой в його провідниках, залежить тільки від того, під яким полюсом знаходиться провідник. Тому у всіх провідниках, розташованих під одним полюсом, напрям ЕРС однакове і зберігається таким незалежно від частоти обертання. Іншими словами, характер кривої, що відображає напрямок ЕРС на Мал. 2,8, а, нерухомий у часі: в провідниках, розташованих вище горизонтальної осі симетрії, яка розділяє полюси (геометрична нейтраль), ЕРС завжди спрямована в один бік; в провідниках, що лежать нижче геометричній нейтралі, - в протилежну сторону.

При обертанні якоря провідники обмотки переміщуються від одного полюса до іншого; ЕРС, індукована в них, змінює знак, тобто в кожному провіднику наводять змінна ЕРС. Однак кількість провідників, що знаходяться під кожним полюсом, залишається незмінним. При цьому сумарна ЕРС, індукована в провідниках, що знаходяться під одним полюсом, також незмінна за напрямом і приблизно постійна за величиною. Ця ЕРС знімається з обмотки якоря за допомогою ковзного контакту, включеного між обмотками і зовнішньої ланцюгом.

Обмотка якоря виконується замкнутої, симетричною (Мал. 2,8, б). При відсутності зовнішнього навантаження струм по обмотці не проходить, тому що ЕРС, індуковані в різних частинах обмотки, взаємно компенсуються.

Якщо щітки, здійснюють ковзний контакт з обмоткою якоря, розташувати на геометричній нейтралі, то за відсутності зовнішнього навантаження до щіток прикладається напруга U, рівне ЕРС Е, індукованої в кожної з половин обмоток. Ця напруга практично незмінно, хоча і має деяку змінну складову, обумовлену зміною положення провідників у просторі. При великій кількості провідників пульсації напруги досить незначні.

При підключенні до щіток опору навантаження RH через обмотку якоря проходить постійний струм 1а, напрямок якого визначається напрямом ЕРС Е. У обмотці якоря струм 1а розгалужується і проходить по двох паралельних гілок (струми ia).

Мал. 2,9. Одне і двовитковий обмотки якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової

Мал. 2,10. З'єднання секцій обмоток якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової

Синхронні машини

Призначення. Синхронні машини використовують головним чином як джерел електричної енергії змінного струму; їх встановлюють на потужних теплових, гідравлічних і атомних електростанціях, а також на пересувних електростанціях і транспортних установках (тепловозах, автомобілях, літаках). Конструкція синхронного генератора визначається в основному типом приводу. Залежно від цього розрізняють турбогенератори, гідрогенератори і дизель-генератори. Турбогенератори приводяться в обертання паровими або газовими турбінами, гідрогенератори-гідротурбінами, дизель-генератори - двигунами внутрішнього згоряння. Синхронні машини широко використовують і як електродвигунів при потужності 100 кВт і вище для приводу насосів, компресорів, вентиляторів та інших механізмів, що працюють при постійній частоті обертання. Для генерування або споживання реактивної потужності з метою поліпшення коефіцієнта потужності мережі і регулювання її напруги застосовують синхронні компенсатори.

Принцип дії. Статор 1 синхронної машини (Мал. 2,11, а) виконаний так само, як і асинхронної: на ньому розташована трифазна (у загальному випадку багатофазна) обмотка 3. Обмотку ротора 4, яка живиться від джерела постійного струму, називають обмоткою збудження, так як вона створює в машині магнітний потік збудження.

Мал. 2,11. Електромагнітна схема синхронної машини (а) і схема її включення (б):

- статор, 2 - ротор, 3-обмотка якоря, 4 - обмотка збудження, 5 - контактні кільця, 6 - щітки

Обертову обмотку ротора з'єднують із зовнішнім джерелом постійного струму за допомогою контактних кілець 5 і щіток 6. При обертанні ротора 2 з певною частотою n2 потік порушення перетинає провідники обмотки статора і індукує у її фазах змінну е.. д. с. E (Мал. 2,11, б), що змінюється з частотою

= pn2/60 (1.1)

Якщо обмотку статора підключити до будь-якої навантаженні, то протікає по цій обмотці багатофазних струм Ia створить обертове магнітне поле, частота обертання якого= 60f1 / p. (1.2)

З (1.1) і (1.2) випливає, що n1 = n2, тобто ротор обертається з тією ж частотою, що і магнітне поле статора. З цієї причини розглянуту машину називають синхронної. У такій машині результуючий магнітний потік Фрези створюється спільною дією м. д. с. обмотки збудження і обмотки статора і результуюче магнітне поле обертається в просторі з тією ж частотою, що і ротор.

У синхронній машині обмотку, в якій індукується е.. д. с. і протікає струм навантаження, називають обмоткою якоря, а частина машини, на якій розташована обмотка збудження, - індуктором. Отже, в машині, виконаної за конструктивною схемою, представленої на Мал. 2,11, статор є якорем, а ротор - індуктором. З точки зору принципу дії і теорії роботи машини байдуже, обертається якір або індуктор, тому в деяких випадках застосовують синхронні машини з зверненої конструктивною схемою: обмотка якоря, до якої підключена навантаження, розташована на роторі, а обмотка збудження, що живиться постійним струмом, - на статорі.

Будова синхронної машини. Конструктивна схема машини. Синхронні машини виконують з нерухомим чи обертовим якорем. Машини великої потужності для зручності відведення електричної енергії зі статора або підведення її виконують з нерухомим якорем (Мал. 2,12, а)

Оскільки потужність збудження невелика в порівнянні з потужністю, що знімається з якоря (0,3-3%), підвід постійного струму до обмотки збудження за допомогою двох кілець не викликає особливих труднощів. Синхронні машини невеликої потужності виконують як з нерухомим, так і з обертовим якорем.

Мал. 2,12. Конструктивна схема синхронної машини з нерухомим і обертовим якорем: 1 - якір, 2 - обмотка якоря, 3 - полюси індуктора, 4 - обмотка збудження, 5 - кільця та щітки

Синхронну, машину з обертовим якорем і нерухомим індуктором (Мал. 2,13, б) називають зверненої.

Мал. 2,13. Ротори синхронної явнополюсной (а) і неявнополюсной (6) машин:

- сердечник ротора, 2 - обмотка збудження

Конструкція ротора. У машині з нерухомим якорем застосовують дві конструкції ротора: явнополюсную - з явно вираженими полюсами (Мал. 2,13, а) і неявнополюсную - з неявно вираженими полюсами (Мал. 2,13, б). Явнополюсний ротор зазвичай використовують у машинах з чотирма і великим числом полюсів. Обмотку збудження виконують у цьому випадку у