Mex Fak - электро привод

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ И ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ

Цель работы - изучить устройство, назначение и работу нереверсив¬ного и реверсивного пускателей и теплового реле.
Программа работы
1. Изучить функциональное устройство и физический принцип дей¬ствия пускателей, теплового реле и кнопочных станций.
2. Начертить и собрать схему управления асинхронным электродви¬гателем с помощью: а) нереверсивного магнитного пускателя; б) ре¬версивного магнитного пускателя.
3.   Запомнить наизусть обе схемы включения пускателей.
4.   Оформить отчёт по работе.

1.ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

1.1.   Какую функцию выполняет магнитный пускатель?

Магнитный пускатель (МП) предназначен для автоматического пуска и остановки асинхронных электродвигателей мощностью до 75 кВт и напряжением до 500 В.
Принцип работы МП допускает дистанционное (на расстоянии) управление ими.
МП обладает способностью отключать электродвигатели при ава¬рийном отключении или снижения напряжения питающей сети более чем на 20%. Такая защита называется нулевой.
МП в случае снабжения их термочувствительными реле способны автоматически отключать электродвигатели при нагреве их статоров выше допустимых пределов.
1.2.   Как устроен МП?
Основные элементы магнитного пускателя приведены на рис. 1.1 – это катушка 1; магнитопровод 2.1 и 2.2; контактные пары 3.1 и 3.2; возвратные пружины 4; корпус 5; и монтажные провода 6. Назначение и взаимная связь элементов в МП описано в табл. 1.1.

    3.2    3.1

Рис. 1.1. Устройство МП

В настоящее время для сельскохозяйственного производства выпускается МП следующих типов: ПМЛ, ПМА и ПМС на токи до 200 А.
1.3. Какую функцию выполняют тепловые реле?
Тепловые реле (ТР) в магнитных пускателях предназначены для за¬щиты электродвигателей от перегрузок, т.е. таких режимах, когда ток электродвигателя превышает номинальное (указанное в паспорте) зна¬чение. Что это может случиться при аварийном торможении ротора дви¬гателя (например, засорился рабочий механизм или примёрз наклонный навозный транспортёр), при технологической перегрузке (загрузили ра¬бочую машину выше нормы) или при аварийном небольшом снижении напряжения сети, когда ещё не срабатывает нулевая защита.
1.2.    Как устроено тепловое реле?
Основные элементы ТР приведены на рис 1.2. - это нагреватель 1: клеммы нагревателя 1.1 и 1.2; биметаллическая пластина 2; защелка 3; рычаг 4; пружина 5; кнопка возврата 6; подвижный и неподвижный кон¬такты 7 и 8. Назначение и взаимная связь элементов в устройстве ТР описаны в табл. 1.2.

Рис. 1.2. Устройство теплового реле: а) механический чертёж; 6) условное графическое изображение

Работу этих устройств можно описать двумя способами: вербально (словами) и формализовано (при помощи диаграммы взаимодействие см. рис. 1.4), используя принципиальную электрическую схему на рис. 1.3. Позиционные обозначения на обоих рисунках одни и те же. Кружок на диаграмме означает операцию действия. Наклонные линии между кружками символизируют переходные процессы в электроап¬паратах, стрелки вертикальные направление процесса в целом.
Рассмотрим одновременно оба варианта пояснений.
При включении рубильника 8А (точка 1 диаграммы) напряжение сети окажется на участке В2, С2 (по схеме), где запитывается схема управления МП через проводники с поз. обоз. 1 и 2. Однако катушки МП - КМ не обтекается током, так как её цепь разорвана на участке 3 - 5 дважды: кнопкой 5В2 и контактом КМ:4 пускателя. Чтобы вклю¬чить электродвигатель "М", необходимо нажать кнопку 5В2 (точка 4 диаграммы), которая своим замыкающим контактом перемкнёт уча¬сток 3—5 и подаст электрическое напряжение (питание) к катушке КМ.
Через некоторое время ("наклонная стрелка 7-8) ток в катушке достигнет номинального значения и, созданный им магнитный поток, пересилит действие пружин 4 (см. рис. 1.1.) и притянет подвижную часть магнитопровода 2.2 к неподвижной 2.1. Одновременно замкнут¬ся все пары контактов 3.1-3.2 (по схеме КМ: 1-3 и КМ:4), которые в силовой цепи подадут питание на участки АЗ, ВЗ и СЗ, а в цепи управления запараллелят участок 35. Обмотки статора электродвигателя М получат питание, вращающееся магнитное поле начнёт раскручивать ротор (участок 11-12).

Таблица 1.1. Функциональная структура магнитного пускателя

Название системы и её элементов   Составные части Системы   Выполняемые Функции
1. Электромагнитная 1.1. Катушка   Каркас из изоляционного мате¬риала (картон, пластмасса) с мно¬гослойно намотанным не него проводом с двумя выводами -клеммами   Создаёт и концентрирует магнитное поле после под¬ключения катушки к сети. Направление поля опреде¬ляется по правилу "буравчика"
1.2. Магнитопровод
Составлен из двух частей- под-вижной — якоря и неподвижной — сердечника, набранных из от¬дельных листовых пластин элек-тротехнической стали и. изолиро¬ванных друг от друга лаком
Усиливает на несколько порядков магнитное поле катушки вследствие однонаправленной (полярной), ориентации элементарных магнитов стали магнитопровода (доменов). Проводит в необходимом направлении (от сердечника к якорю) магнитный поток. Якорь крепит подвижные контакты через изолирую¬щие прокладки
2.Контактная
Подвижные контакты через изо¬лирующие прокладки механиче¬ски соединены с якорем. Неподвижные контакты через проводники соединены с клемма¬ми (силовых, замыкающих кон-тактов 3 или 4, замыкающих и размыкающих цепей управления, всего контактов минимум 2)   Перемещаясь вместе с яко¬рем, коммутируют электри¬ческие силовые и управлен¬ческие цепи (замыкают или размыкают)

3. Упругая   Несколько пружин (мини¬мум 2)   Смягчают (амортизиру¬ют) удары подвижной части, (якоря) и контактных пар при коммутации пускателя. Отбрасывают якорь с под¬вижными контактами в ис¬ходное состояние (отклю¬чённое) после аварийного снижения или пропадания напряжения, т. е. осуществ¬ляют "нулевую защиту"

Таблица 1.2. Функциональная структура электротеплового реле
Название элемента   Из чего состоит   Какие функции вы¬полняет
1. Нагреватель   Высокоомная проволока, намо-танная на биметаллическую пла¬стину и электрически изолиро¬ванная от неё   Преобразует электрическую энергию в тепловую по за¬кону Джоуля — Ленца:

2. Биметаллическая пла¬стина
a)

б)   Спрессованные в одно целое две пластины из двух разных метал¬лов, отличающихся коэффици¬ентами теплового расширения

   Преобразует тепловую энергию перегрева нагрева¬теля в механическую (выги¬бается): а) положение при номи-нальном токе; б) то же при перегреве

3. Механизм свободного расцепления   Защелки, рычаги, пружины...   Размыкает размыкающие контакты 7 и 8 (рис. 12.) в цепи управления пускателя при перегреве биметалличе¬ской пластины
6. Кнопка возврата   Кнопка, стержень, воз¬вратная пружина...   Возвращает кинематику ме¬ханизма свободного расцеп¬ления в исходное состояние после срабатывания тепло-вого реле и последующего остывания его
8. Клеммы   Входная клемма, заво¬дской номер - 95, выход¬ная- 96 (силовые клеммы не показаны)   Служат для крепления про¬водов и проведения элек¬троэнергии
9. Корпус   Пластмассовая штампо¬ванная деталь с крышкой   Служит для крепле¬ния всех элементом

Когда оператор уберет руку с кнопки SB2 двигатель не остановится, так как катушка КМ продолжает получать питание от фаз В2 и С2 че¬рез самоудерживающиеся контакты КМ:4 по нижнему участку цепи 3-5.
Для того чтобы остановить электродвигатель М достаточно на¬жать кнопку 8В1 (кнопка "Стоп"), Е" размыкающие контакты разо¬рвут цепь управления на участке 1 - 3 и путь тока к катушке КМ пре¬рвётся, магнитный поток в магнитопроводе начнёт уменьшаться (электромагнитная самоиндукция не позволяет ему мгновенно исчез¬нуть). Как только его сила станет меньше силы сжатия пружин 4, пружины распрямятся и отбросят подвижную часть магнитопровода 2.2 от неподвижной 2.1. Одновременно разомкнутся контакты КМ: 1-3 (силовые) и КМ:4 (вспомогательные) (на диаграмме участки с точка¬ми 16,17 и т.п.). Без напряжения окажутся обмотки статора и катушка КМ. Электродвигатель начнет тормозиться, пока не остановится окончательно (участок 19-20 на диаграмме).
1.4. Почему электродвигатель не отключают рубильником?
Конечно, электродвигатель можно отключать по схеме рис. 1.3 рубильником 8А и вся схема обесточится, но делать это технически нецелесообразно и вот почему.
При отключении электромотора М рубильником 8А под нагруз¬кой в момент разрыва контактов электромагнитная индукция вызовет бросок напряжения. Между расходящимися контактами возникнет электрическая дуга, такая же, как и при электросварке, разрушающая целостность контактов. Чем продолжительнее воздействие дуги, тем пагубнее разрушения, и короче срок службы коммутационного аппа¬рата. Время отключения рубильником полностью зависит от реакции человека производящего коммутацию, у которого скорость нервных импульсов не превышает 30 м/с. Скорость же распространения элек-тромагнитного поля в цепи КМ приближается к скорости света. Сле¬довательно, и скорость размыкания контактов КМ будет на порядки выше, а «Джоулева» тепла (I2Rt) будет выделяться на них меньше. Тогда и срок службы МП будет на порядки больше срока службы обыкновенного рубильника.
1.5. В чём отличие реверсивного пускателя от нереверсивного?
Реверсивный магнитный пускатель составлен из двух нереверсив¬ных пускателей, один из которых обеспечивает вращение вала элек¬тродвигателя по ходу часовой стрелки, а другой - против.
Реверсивный магнитный пускатель управляется с помощью трех кнопок типа ПКЕ, нереверсивный - двух.
Имеется и ещё одна особенность. В реверсивном пускателе пре¬дусмотрены меры, исключающие одновременное включение обоих пускателей, иначе в силовой цепи произойдёт двойное короткое за¬мыкание крайних фаз (проследите по рис. 1.5). Для этого каждая кнопка включения катушки, кроме замыкающих контактов           , имеет вторую пару размыкающих              контактов, кинематически связанных с первой парой и включаемых последовательно в цепь катушки второго пускателя. В результате замыкающие контакты кнопки "Пуск" первого пускателя включают его катушку, а .раз¬мыкающие его контакты в это же время разрывают цепь питания катушки второго пускателя и' наоборот. Одновременное включе¬ние катушек обоих пускателей исключается.
Проследите самостоятельно по схеме рис./1.5. всю работу пускателя. Изучите конструкцию кнопочной станции реверсивно¬го пускателя в лаборатории.
В схеме реверсивного пускателя, для простоты понимания, цепь одной катушки выполнена сплошной линией, другого - пунктирной.
                              3-50 Гц, 380/220В

Рис. 1.5. Схема включения реверсивного пускателя
Вопросы для самопроверки
1.   Каково назначение магнитных пускателей?
2.   Какие марки пускателей выпускаются промышленностью?
3.   Каково назначение теплового реле?
4.   Для чего датчик температуры составлен из двух металлов?
5.   Какой элемент пускателя следит за величиной напряжения сети?
6.   Сколько и каких контактов у пускателя?
7.   Каково назначение кнопочной станции?
8.   Снабжены ли кнопки "Пуск" и "Стоп" самовозвратом?
9.   Какие буквенные коды применены для обозначения ПМЛ, РТЛ и ПКЕ?
10.   Сколько вариантов изменения фазировки силовой цепи для реверса
электродвигателя вы знаете?
Рекомендуемая литература
1.   Воробьёв В.Л, Электрификация сельскохозяйственного производ¬ства.-М.: Агропромиздат, 1985. С. 69- 72
2.   Москаленко: В.В. Справочник электромонтёра. - М.: Издательский
центр «Академия»,2003. С. 242 - 288 с.
3.   КисаримовР.А. Ремонтэлектрооборудования. Справочник.— М.: ИП
Радио Софт.2005.-544 с: ил.

http://mexfak.ucoz.ru/dw/elektro_privod.rar