Электро переключающий аппарат низкого напряжения. Электрические аппараты — назначение, классификация, применение

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, роду тока и напряжения и величине мощности.

В качестве вводного аппарата и аппаратов отходящих линий принимаем автоматические выключатели, обеспечивающие функции коммутации силовых цепей и защиты электроприёмника, а также защиты сетей от перегрузки и короткого замыкания. Для включения, отключения ремонтных секций принимаем рубильники РБН–400.

Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:

для силовых одиночных расцепителей:

а) ток уставки расцепителя ;

для силовых групповых электроприёмников:

а) ток уставки теплового расцепителя ;

б) ток уставки электродинамического расцепителя .

Согласно все автоматы серии ВА обладают достаточным коэффициентом чувствительности.

Для распределения электроэнергии в цеху устанавливаем шкаф распределительный ШК 85 с вводным выключателем ВА–51-39 с ручным управлением.

Выбранную пускозащитную аппаратуру сводим в таблицу 6.

Таблица 6 Пускозащитная низковольтная аппаратура

Электропотребитель			Электроаппарат
Наименование		Наименование					Крат-ность уставки
ШР -73505-54У2
D2HCS57Arus-100
D2HCS57Arus-40
D2HCS57Arus-68
D2HCS57Arus-7

4.6 Выбор высоковольтной ячейки и уставок защиты

Комплектные распределительные устройства выбирают по номинальному напряжению, номинальному току всех потребителей и проверяют по предельному току отключения. Таким требованиям соответствует ячейка КСО 366, параметры которой представлены в таблице 7 .

Таблица 7 Параметры ячейки КСО-366

Определим ток срабатывания максимальной токовой защиты МТЗ:

где k о – коэффициент отстройки, равный для МТЗ 1,1 ÷ 1,2; для токовой отсечки 1,1 ÷ 1,5 ;

k в =0,8 – коэффициент возврата реле, определяется по паспорту используемых в защите реле;

k тт =15 – коэффициент трансформации трансформаторов тока ячейки.

Определим величину токовой отсечки:

Проверка по коэффициенту чувствительности проводится, исходя из условия:

Так как 11>1,5, то коэффициент чувствительности данной защиты в пределах нормы.

4.7 Расчёт освещения цеха

Расчёт осуществляется в соответствии с методикой, изложенной в .

Исходные данные для расчёта.

Длина а=68 м.

Ширина b= 20 м.

Высота h=12 м.

Коэффициент отражения стен – 30%.

Коэффициент отражения потолка – 50%.

Высота рабочей поверхности h р =1,2 м.

Высота свеса h c =1 м.

Напряжение сети – 220 В.

Рассчитаем электроосвещение цеха по методу использования светового потока.

Выбираем светильник типа «Глубокоизлучатель» с лампами накаливания, в соответствии с высотой помещения .

Определяем расчетную высоту светильника над рабочей поверхностью, принимаем расстояние от потолка равным

Определяем расстояние между светильниками, принимая как выгоднейшее отношение L/H=0,91 .

Тогда расстояние между светильниками

L=0,91∙9,8=8,9 м

Расстояние до стен принимаем 0,5.

Для определения количества рядов делим ширину помещения В на L:

В соответствии с указанными размерами цеха и полученными расстояниями размещаем светильники по цеху в плане, как показано на рисунке 25.

Рисунок 25 – Размещение светильников

Выбираем норму освещенности для данного производства, считая, что в цехе обрабатываются детали с точностью до 1 мм.

Определяем показатель помещения:

По полученным данным находим коэффициент использования светового потока Ки = 0,62, считая коэффициент отражения стен и потолка равным соответственно 30% и 50% .

Находим расчетный световой поток одной лампы.

где, Ен – нормируемая освещенность общего освещения в цехе (при 30 лм);

kз – коэффициент запаса;

S – площадь помещения;

Z – постоянный коэффициент 1,3 ;

n – количество светильников;

kи – табличные данные .

Подбираем по справочнику ближайшую по световому потоку Fл=8100 лампу НГ 220-500 мощностью 500 Вт и напряжением 220 В.

Пересчитываем фактическую освещенность при выбранной мощности лампы.

лм.

Определяем суммарную мощность, потребляемую осветительной сетью.

На всех этапах производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии практически во всех отраслях народного хозяйства важную роль играют электрические аппараты.

Электрические аппараты (контакторы, пускатели, электромагниты) входят в состав автоматических, полуавтоматических и ручных систем управления электроэнергетическими установками, электроприводами, устройствами электрического освещения, электротехнологическими установками и т. д. Их применяют для управления пуском, регулирования частоты вращения и осуществления электрического торможения электродвигателей. С помощью электрических аппаратов производится регулирование токов и напряжений генераторов. Они осуществляют функции контроля и защиты установок, потребляющих электроэнергию.

Таким образом, использование электромеханических устройств позволяет управлять по заданной программе работой электрических и неэлектрических объектов, а также защищать эти объекты от нежелательных режимов - перегрузок, перенапряжений, недопустимо больших токов и т. д.

Многие электрические аппараты предназначаются для выполнения какой-либо одной функции в системе управления или защиты, однако имеются и многофункциональные аппараты.
Работа электромеханических устройств в системах автоматики основывается на ряде физических явлений: взаимодействии ферромагнитных тел в магнитном поле, силовом взаимодействии проводника с током и магнитного поля, возникновении ЭДС в катушках и вихревых токов в массивных телах из электропроводящего материала при появлении переменного магнитного поля, тепловом действии электрического тока и др.

Основными частями электрических аппаратов являются

• электрические контакты (неподвижные и подвижные, главные и вспомогательные),
• механический или электромагнитный привод контактной группы (приведение в соприкосновение и прижатие подвижных и неподвижных контактов),
• рукоятки (кнопки) управления и рабочие обмотки.
  Электрический аппарат срабатывает, т. е. осуществляет замыкание и размыкание контактов или соединение подвижной и неподвижной частей электромагнитного механизма, под воздействием:

1) обслуживающего персонала, нажимающего на рукоятки (кнопки) управления; в этом случае аппарат называют ручным или полуавтоматическим;
2) электрических величин, характеризующих работу контролируемого (управляемого) объекта, изменяющих или на рабочих обмотках; в этом случае аппарат называют автоматическим.

В зависимости от функций, которые должен обеспечить аппарат, к нему могут предъявляться различные требования, но главными требованиями являются надежность и точность работы: надежность соединения контактов, малое электрическое сопротивление в месте соединения контактов, точность зависимости момента срабатывания от значения управляющего тока или напряжения.

По назначению различают следующие электрические аппараты

1) коммутационые (разъединители, выключатели, переключатели);
2) защитные, основным назначением которых является защита электрических цепей от недопустимо больших токов, перенапряжений, снижения и х д. (предохранители, реле защиты);
3) пускорегулирующие, предназначенные для управления электроприводами и другими промышленными потребителями электроэнергии (контакторы, пускатели, реле управления);
4) контролирующие и регулирующие, предназначенные для контроля и поддержания в заданном диапазоне основных параметров процесса (датчики и реле);
5) электромагниты (силовые), служащие для удерживания или
перемещения объектов в производственном либо управленческом
процессе.

В данной главе рассматриваются электрические аппараты (реле, пускатели, контакторы и электромагниты) и некоторые схемы управления и регулирования, использующие электромеханические устройства.

Прежде всего, рассмотрим особенности работы электрических контактов и работу электромагнитного механизма - привода контактной группы электрических аппаратов.

Основные определения
Классификация электрических аппаратов
Аппараты высокого напряжения
Электрические аппараты управления
Аппараты распределительных устройств
Электрические аппараты автоматики
Автоматические выключатели
Выбор автоматов
Трехполюсные автоматические выключатели типа АЕ
Автоматы серии А-3000
Автоматические выключатели серии АП50Б
Автоматические выключатели серии ВА51, ВА52
Автоматические выключатели «Электрон»
Контакторы
Устройство контакторов
Характеристики контакторов постоянного и переменного токов
Бездуговые контакторы
Магнитные пускатели
Устройство и назначение
Технические параметры пускателей
Бесконтактные полупроводниковые силовые аппараты управления
Устройство бесконтактных полупроводниковых аппаратов
Тиристорные контакторы с естественной коммутацией
Гибридные или комбинированные силовые аппараты
Тиристорные пускатели
Командоаппараты, командоконтроллеры, выключатели, сопротивления, предохранители
Командоаппараты и командоконтроллеры
Магнитные станции
Выключатели и переключатели
Рубильники и переключатели-разъединители
Пакетные выключатели
Резисторы и реостаты силовые
Предохранители плавкие
Светосигнальная арматура
Глава 7. Бесконтактные переключатели, датчики, конечные выключатели и преобразователи положения
Бесконтактные путевые переключатели серии БВК
Бесконтактные торцевые переключатели серии БТП
Бесконтактные конечные выключатели серий КВП и КВД
Преобразователи позиционные импульсные серии ПИП и серии ПИЩ
Контактные конечные выключатели
Глава 8. Электромагниты
Основные виды электромагнитов
Электромагниты постоянного тока
Электромагниты переменного тока
Электромагниты с питанием от источников постоянного
и переменного токов

Глава 9. Электромагнитные муфты
Муфты электромагнитные масляные многодисковые
Муфты электромагнитные многодисковые серии ЭМ
Глава 10. Реле управления и автоматики
Основные определения и классификация
Реле времени
Реле промежуточные
Реле контроля трехфазного напряжения
Реле указательные
Реле напряжения
Реле тока
Реле мощности
Фотореле
Блок реле сопротивления типа БРЭ 2801
Реле тепловые
Реле температурные
Реле сигнальные
Реле торможения противовключением
Рекомендуемые замены реле, устройств защиты и блокировки

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Глава 11. Классификация электрических аппаратов высокого напряжения
Коммутационные аппараты
Ограничивающие аппараты
Измерительные аппараты
Компенсирующие аппараты
Распределительные устройства
Масляные выключатели
Глава 13. Электромагнитные выключатели
Глава 14. Воздушные выключатели
Воздушные выключатели генераторные
Воздушные выключатели сетевые
Глава 15. Разъединители внутренней и наружной установки 10 кВ.

Глава 16. Предохранители высоковольтные
Выбор предохранителей
Предохранители с кварцевым наполнителем
Предохранители выхлопного типа
Глава 17. Разрядники и ограничители
Разрядники.
Ограничители перенапряжения
Глава 18. Трансформаторы измерительные тока и напряжения
Трансформаторы тока
Трансформаторы напряжения
Глава 19. Реакторы.
Основные виды и назначение реакторов
Бетонные сухие реакторы
Фильтровые (сглаживающие) реакторы
Токоограничивающие реакторы
Заземляющие реакторы
Шунтирующие реакторы
Глава 20. Высоковольтные распределительные устройства
Камеры сборные КСО-366
Камеры сборные КСО-272
Камеры сборные КСО-386
Шинные мосты

Страница 1 из 75

В книге изложены основы конструирования, расчета, испытания, выбора коммутационной аппаратуры распределительных устройств низкого напряжения - автоматических и неавтоматических выключателей и предохранителей; кроме того, описаны основные конструкции.

Книга предназначена для инженеров-электриков, занимающихся конструированием и исследованием аппаратуры, проектированием электротехнических установок и эксплуатацией их.

Кузнецов Ростислав Сергеевич, Аппараты распределительных устройств низкого напряжения, 1962.

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами на центральных электрических станциях, передается на большие расстояния многочисленным приемникам - двигателям, нагревательным, осветительным и подобным устройствам. Распределение энергии между приемниками и управление работой источников энергии, линий передачи и приемников осуществляются с помощью четырех групп электрических аппаратов, существенно отличающихся по назначению и конструкции.

К первой группе относятся аппараты, которые служат преимущественно для включения и отключения главных цепей в системах, генерирующих электрическую энергию и передающих ее потребителю. Они называются коммутационными аппаратами распределительных устройств. Эти аппараты производят включение или отключение цепи при воздействии обслуживающего персонала (неавтоматически) или без этого воздействия (автоматически). У некоторых аппаратов автоматическое срабатывание осуществляется при воздействии на их вспомогательную электрическую цепь, замыкаемую или размыкаемую с помощью других автоматических аппаратов - реле.

Ко второй группе относятся реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой генераторов, трансформаторов, линий передачи и приемников путем воздействия на разные вспомогательные цепи.

К третьей группе относятся аппараты управления, осуществляющие управление работой приемников электрической энергии, например: пуск, регулирование числа оборотов, торможение, реверсирование двигателей. К аппаратуре управления относятся, например: контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты, реостаты, реле, осуществляющие защиту и управление работой электропривода.

К четвертой группе относятся аппараты, специально предназначенные для автоматизации технологических процессов. К ним относятся датчики, которые создают в цепях управления сигналы, соответствующие определенным параметрам протекающего технологического процесса, а также аппараты, которые преобразуют эти сигналы, вырабатывают, осуществляют, контролируют программу, определяющую желательный ход технологического процесса, и направляют сигналы аппаратам управления, которые управляют электродвигателями исполнительных механизмов.

В настоящей книге излагаются основные сведения об устройстве, проектировании и эксплуатации коммутационной аппаратуры распределительных устройств, которая обычно устанавливается в сетях переменного тока на напряжение до 660 в и постоянного тока - до 440 в. Некоторые аппараты рассчитываются на напряжение более 440 в постоянного тока. Поэтому, строго говоря, они не всегда могут быть названы низковольтными; однако по конструкции аппараты, предназначенные для сетей низкого напряжения (до 380 в с заземленной нейтралью), мало чем отличаются от аппаратов на несколько большее напряжение. Коммутационная аппаратура переменного тока на напряжение 3 кВ и выше в настоящей книге не рассматривается.

Книга охватывает главным образом аппаратуру общего применения. Более подробные сведения о специальной аппаратуре можно найти в соответствующих пособиях.

Глава первая

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ АППАРАТОВ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

1-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Коммутационные аппараты распределительных устройств выполняют две функции:

неавтоматическое включение и отключение электрических цепей, которые производятся, когда надо подать или снять питание электроэнергией участка сети;

автоматическое отключение электрических цепей в случае появления в них каких-либо ненормальных явлений, угрожающих безопасности обслуживающего персонала или сохранности установки (например, в случае коротких замыканий). Иногда аппараты осуществляют автоматическое включение резервного источника энергии или автоматическое повторное включение после аварийного отключения.

Различают три группы аппаратов распределительных устройств:

автоматические выключатели или сокращенно автоматы;

плавкие предохранители или сокращенно предохранители;

неавтоматические выключатели.

Иногда указанные аппараты устанавливаются вместе с аппаратурой управления ib устройствах для управления электроприводом (станциях управления, магнитных пускателях и т. д.).

Автоматические выключатели полностью выполняют указанные выше первую и вторую функции: они служат как для неавтоматической коммутации, так и для автоматической коммутации при всевозможных ненормальных условиях (сверхток, перенапряжение, обратный ток, исчезновение напряжения и т. д.).

Плавкие предохранители частично выполняют вторую функцию: они только отключают цепь и только при одном виде ненормального режима - при сверхтоке. Их особенностью является плавление металла при больших токах, которое ведет к разрыву цепи тока.

Неавтоматические выключатели выполняют только первую из вышеуказанных функций: неавтоматическое включение и отключение цепей.

Распределительные устройства - это группа коммутационных аппаратов, электрически соединенных между собой и являющихся одним конструктивным целым. Выполняемые ими функции определяются составом входящих в них аппаратов. Кроме основной коммутационной аппаратуры, в распределительных устройствах могут устанавливаться также измерительные приборы, реостаты, реле, регуляторы, сигнальные аппараты и т. д.

Распределительные устройства устанавливаются в следующих местах:

у источника энергии (на вторичной стороне понизительных трансформаторов, у генераторов или ртутных выпрямителей);

в местах, где требуется осуществить распределение энергии по нескольким направлениям;

на ответвлениях к отдельным приемникам энергии.

Каждая из вышеуказанных групп аппаратов в зависимости от конструктивных принципов, положенных в их основу, показателей, характеризующих их работу при ненормальных режимах, и защищенности от воздействия внешней среды подразделяется на ряд подгрупп. Кроме того, все аппараты различаются по:

роду тока и частоте переменного тока аппарата и его катушек;

номинальному напряжению аппарата и шунтовых катушек его электромагнитов;

номинальному току аппарата, сериесных катушек его электромагнитов и его нагревателей;

числу коммутируемых цепей.

Аппараты исполняются на частоту до 10 000 Гц. Наиболее распространенным является исполнение аппаратов на номинальную частоту переменного тока 50 Гц. Шунтовые катушки электромагнитов исполняются на частоту не выше 60 Гц.

Аппараты выполняются для работы при номинальном напряжении сети переменного тока 127, 220, 380, 500 и 660 в и постоянного тока 24 - 32 в, 110, 220, 440, 825, 1 650 и 3 300 в. Напряжение 500 в переменного тока встречается изредка и только >в старых установках. В промышленности наиболее распространено напряжение 380 в. Сети с напряжением 660 в в последнее время применены в шахтах; предполагается их применение на химических и других предприятиях, где приемники энергии рассредоточены. В настоящее время напряжение 660 в пока еще не входит в число стандартных напряжений, предусмотренных ГОСТ, но предполагается его ввести в ближайшее время.

Главные цепи аппаратов обычно рассчитываются на напряжения 220 и 380 вив последнее время 660 в переменного тока и 30, 220, 440, 825, 1 650 и 3 300 в постоянного тока. Шунтовые катушки аппаратов исполняются на разные стандартные и нестандартные напряжения, но обычно не более 380 в переменного и 220 в постоянного тока. Катушки работают ненадежно при более высоких напряжениях.

Аппараты исполняются на разные номинальные токи от 6 до 25 000 а. Сериесные катушки аппаратов исполняются на номинальные токи от 0,05 до 25 000 а.

Аппараты подразделяются на одно-, двух- и трех- полюсные, в соответствии с числом проводов в линии. Изредка они имеют и большее число полюсов.

Контакторы и магнитные пускатели - назначение, категории применения, основные параметры. Серии контакторов постоянного и переменного тока, их конструкции и условия работы. Вакуумные контакторы. Магнитные пускатели, условия их работы и конструкция. Схемы нереверсивного и реверсивного пускателей. Выбор контакторов и пускателей .

Автоматические выключатели. Назначение, устройство и принцип действия универсальных и установочных автоматов, виды расцепителей, роль механизма свободного расцепления. Быстродействующие автоматы. Автоматы гашения поля. Выбор автоматов .

Рубильники и переключатели .

Предохранители низкого и высокого напряжения Принцип действия и условия работы плавких вставок. Конструкции предохранителей, времятоковая характеристика. Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых приборов. Выбор предохранителей. Предохранители высокого напряжения ..

Контроллеры, командоаппараты и реостаты - назначение, конструкции, схемы. Виды резисторов и их выбор .

Электромагнитные муфты - фрикционные, ферропорошковые, гистерезисные и индукционные .

7.1. Методические указания

При изучении каждого типа электрических аппаратов необходимо усвоить следующий круг вопросов: назначение и принцип действия аппарата, его разновидности, устройство и электрическая схема; требования к нему; обозначение аппарата и его элементов на схемах; назначение и устройство отдельных узлов аппарата; материалы, применяемые для изготовления важнейших деталей; основные параметры аппарата, технические данные, режимы работы, его достоинства и недостатки; схемы замещения, характеристики (в графическом изображении); основные количественные зависимости (формулы), характеризующие работу аппарата и его свойства.

Необходимо также обратить внимание на отличия одних аппаратов от других, например, автоматов от контакторов, командоконтроллеров от силовых контроллеров, реостатов от резисторов. Нужно уяснить взаимодействие аппаратов, используемых в схемах автоматического управления, например, контакторов - с командоаппаратами, реле, резисторами.

Следует обратить внимание на командоаппараты, основанные на использовании герконов и оптронов.

Требуется также хорошо ознакомиться с устройством хотя бы одного промышленного образца аппарата каждого типа (контактор постоянного тока, магнитный пускатель, командоконтроллер и т.д.) по рисункам и чертежам из литературы, каталогам на промышленное электрооборудование.

Не нужно стараться заучить численные значения параметров аппарата по справочным и каталожным данным, достаточно иметь представление о порядке этих величин.