До лабораторних робіт з дисципліни

Методичні вказівки

До лабораторних робіт з дисципліни

“Електричні апарати”

для студентів спеціальності

06.090600 “Електричні системи і мережі”

 

Затверджено

на засідання кафедри

електротехніки та автоматики

Протокол №10 від 29.04.04

 

Чернігів ЧДТУ 2004

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Електричні апарати” для студентів спеціальності 6.090600 “Електричні системи і мережі”. / Укл.: Буйний Р.О., Кошель В.М., Муравйов О.П. – Чернігів: ЧДТУ, 2004.- 51с.

 

Укладачі: Буйний Роман Олександрович, старший викладач

Кошель Володимир Миколайович, кандидат технічних наук

Муравйов Олександр Павлович, старший викладач

 

Відповідальний

за випуск: Зорін Владлен Володимирович, доктор технічних наук,

професор, завідувач кафедри електротехніки та автоматики ЧДТУ

 

 

Рецензент: Зорін Владлен Володимирович, доктор технічних наук,

професор, завідувач кафедри електротехніки та автоматики ЧДТУ

ВСТУП

 

Ці методичні вказівки складено для проведення циклу лабораторних робіт з дисципліни “Електричні апарати” для спеціальності 6.090600 “Електричні системи і мережі”.

Лабораторні роботи проводяться в лабораторії “Електрообладнання” кафедри електротехніки та автоматики. Вони дають змогу студентам, що вивчають курс, перевірити та дослідити теорію, яку подано в навчальних посібниках та лекціях, дають знання принципу дії та основних характеристик електрообладнання яке застосовується на електричних станціях та підстанціях. Під час занять студенти складають схеми проводять вимірювання, навчаються аналізувати та оцінювати результати дослідів, вчаться коротко та ясно оформляти протоколи робіт, що дуже необхідно для підготовки майбутнього спеціаліста.

Ці методичні вказівки не замінюють підручника, а є доповненням до нього, допомагають студентам в підготовці i виконанні лабораторних робіт.

 

Лабораторна робота №1

Вивчення конструкції та роботи запобіжників.

Випробування плавких вставок

Мета роботи: вивчити конструкцію та принципи дії запобіжників, дослідити залежність часу спрацювання запобіжника від протікаючого струму.

Порядок виконання роботи

Рисунок 1.1 – Принципова схема лабораторного стенду

 

1. Одержати зразки плавких вставок

2. Візуально перевірити схему на відсутність напруги

3. Встановити перемикач П1 у нейтральне положення

4. Вставити одну з плавких вставок у затискачі запобіжника X1.1 – X1.2. Закрити запобіжник кришкою, включити рубильник Р (при цьому повинна засвітитись сигнальна лампа HL1).

5. Перемикачем П1 ввімкнути шунт R_Ш, та за допомогою реостата R_Д встановити необхідну силу струму.

Примітка. Сила струму не повинна перевищувати 10А.

6. Перемикач П1 перевести в положення вимірювання “ Изм. ”. При цьому починає працювати електричний секундомір. Після перегорання плавкої вставки робота секундоміру припиняється та фіксується тривалість часу знаходження під напругою запобіжника та сила струму.

7. Виключити лабораторний стенд (напругу 220В).

8. Обнулити секундомір. Замінити плавку вставку на аналогічну за перерізом та повторити виміри згідно пунктів 3-7 декілька разів (5-7). Побудувати ампер-секундну характеристику.

9. Провести аналогічні вимірювання для декількох перерізів плавких вставок.

10. Побудувати залежність часу згоряння плавкої вставки від її перерізу, при постійному струмі.

11. Зробити висновки по роботі.

 

 

Теоретичні відомості

 

Рекомендована література

1. Баптиданов Л.Н., Тарасов В.И. Электрооборудование электрических станций и подстанций. – М.: Энергия, 1960. – 426с.
2. Гессен В.Ю., Григор'єв Ю.О. Електричні станції і підстанції. – К.: Вища школа, 1970 – 479с.

Контрольні запитання

1. Призначення запобіжників, основні функції, галузь застосування.
2. Основні елементи запобіжника.
3. Основні характеристики запобіжника. Ампер-секундна характеристика.
4. Основні вимоги до запобіжника.
5. Конструкція і матеріали плавких вставок.
6. Конструкція запобіжників.
7. Запобіжники з наповнювачем.
8. Основні параметри запобіжників.
9. Умови вибору запобіжників.

 

Лабораторна робота №2

Порядок виконання роботи

 

1. Розібратись з принципом роботи нереверсивного та реверсивного магнітного пускача.

2. Зібрати схему нереверсивного магнітного пускача згідно рисунка 2.1.

Рисунок 2.1 – Принципова схема нереверсивного магнітного пускача

 

 

3. Включити стенд за допомогою трифазного вимикача напруги. Натиснути кнопку “Назад”. При цьому повинен спрацювати контактор К2 (на пристрої порядку чергування фаз повинні засвітитись лампи HL1 та HL2).

4. Кнопкою “Стоп” вимкнути магнітний пускач.

5. Зібрати схему реверсивного магнітного пускача згідно рисунка 2.2.

Рисунок 2.2 – Принципова схема реверсивного магнітного пускача

 

 

6. Провести реверсування порядку чергування фаз за допомогою кнопок “Вперед” та “Назад”, контролюючи реверс по зміні яскравості свічення ламп HL1 та HL2.

7. Кнопкою “Стоп” вимкнути магнітний пускач.

8. Зробити висновки по роботі.

 

Теоретичні відомості

 

Для дистанційного та автоматичного управління електроприводами зазвичай застосовують апаратуру контакторного управління, основним елементом якої є контактор. Контактор використовується для частого включення та відключення навантаження в колах постійного та змінного струму. Основним недоліком контактора є те, що він не захищає електричні кола від ненормальних режимів роботи: короткого замикання та перевантаження.

На рисунку 2.3 приведена схема контактора.

При замиканні ключем 7 кола котушки електромагніта 4, якір 3 притягується до його осердя, в наслідок чого контакти 1 замикаються. Для відключення контактора достатньо розімкнути ключ управління 7, при цьому якір 3 під дією відключаючої пружини 2 відпадає від котушки електромагніта. Зазвичай контактори комплектуються дугогасильною камерою 6. Також виготовляються контактори які містять як нормально розімкнуті, так і нормально замкнуті контакти.

 

 

а) б)

в) г)

 

а) конструкція

б) схема включення

в) контактор в положенні “включено”

г) контактор в положенні “виключено”

Рисунок 2.3 – Контактор

 

Магнітний пускач представляє собою трифазний контактор змінного струму з тепловими реле у двох фазах і з системою блокувальних контактів (рисунок 2.4). Магнітні пускачі застосовуються для дистанційного вмикання і вимикання короткозамкнутих асинхронних двигунів.

При натисканні на кнопку КВ, замикається коло електромагніта контактора 1 через кнопку розмикання КО і контакти 4 теплових реле. При цьому якір котушки 1 притягується, замикає головні контакти 3 пускача та його блок-контакти 2. Останні шунтують кнопку КВ, яка розмикає свої контакти при її відпускання. Для вимикання пускача досить натиснути кнопку КО. Вимикання відбудеться також, якщо при перевантаженні перегріються нагрівальні елементи 4 теплових реле. Різке зниження напруги в живлячій мережі (до 50-60% від номінальної) також спричинює вимикання пускача, оскільки котушка електромагніта 1 не може вдержати якір пускача у ввімкнутому положенні.

 

 

Рисунок 2.4 – Магнітний пускач з кнопковим керуванням

 

Котушка електромагніта магнітного пускача в залежності від її типу може живитися на постійному або змінному струмі (рід струму та величина номінальної напруги вказується на корпусі магнітного пускача).

 

 

Рекомендована література

 

1. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергия, 1975. – 704с.
2. Гессен В.Ю., Григор'єв Ю.О. Електричні станції і підстанції. – К.: Вища школа, 1970 – 479с.

 

 

Контрольні запитання

 

1. Конструкція та призначення контакторів.
2. Конструкція магнітних пускачів та їх застосування.
3. Принцип реверсування навантаження.

Лабораторна робота №3

Вимикача навантаження

 

Мета роботи: вивчити принцип дії та конструкцію повітряного вимикача навантаження типу ВНП–16.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити конструкцію та принцип роботи вимикачів навантаження.

2. Розібрати полюс вимикача навантаження та вивчити конструкцію дугогасильної камери.

3. Вивчити принцип роботи приводу вимикача навантаження

Теоретичні відомості

Вимикачі навантаження ВН-16, ВНП-10, ВНП-16, ВНП-17 відносяться до автогазових вимикачів. Їх використовують в установках невеликої потужності, замість дорогих вимикачів потужності. Вимикачі навантаження ВН-16 виготовлені на базі триполюсних роз'єднувачів РВ-10/400 та призначені для внутрішньої установки. Так само, як і роз’єднувачі, вони забезпечують видимий розрив кола. Проте, роз’єднувачі не можуть вимикати струми навантаження.

Вимикачі типу ВН на 10 кВ забезпечують комутування струму холостого ходу та номінального струму навантаження силових трансформаторів потужністю від 160 до 1600 кВА. Гасіння електричної дуги, що виникає між контактами вимикача при відключенні струму навантаження здійснюється в дугогасній камері, що має вкладиші з органічного скла. Під дією високої температури електричної дуги, яка утворюється в камері під час розриву струму навантаження, органічне скло частково розкладається з виділенням великої кількості газу. При виділені газу в дугогасній камері значно підвищується тиск, який створює повздовжнє дуття газу, під дією якого з дугогасної камери видувається іонізований газ, що призводить до згасання дуги та розриву кола.

Дугогасні камери виконують із термостійкої пластмаси. Вони мають дугоподібну форму, тому рухомі дугогасні контакти легко входять у камери. При включенні вимикача спочатку замикаються дугогасні контакти, потім – головні контакти. Процес вимкнення проходить навпаки – спочатку розмикаються головні, а потім дугогасні контакти. У вимкненому положенні рухомий дугоподібний контакт утворює видимий розрив з дугогасною камерою.

Для захисту високовольтного електроустаткування від аварійних режимів роботи використовують запобіжники типу ПКТ, які включаються послідовно з вимикачем навантаження в кожній фазі. Вимикач навантаження, конструктивно доповнений трьома запобіжниками, утворює апарат типу ВНП. При цьому комутування робочих струмів здійснюється за допомогою вимикача, а відключення струмів короткого замикання – плавкою вставкою запобіжників ПК.

Вимикач ВНП-17 являє собою конструктивний варіант вимикача ВНП-16 і відрізняється від нього тим, що має механізм автоматичного відключення при спрацюванні запобіжників.

Для виконання заземлення установки при відключеннях, вимикачі навантаження можуть бути обладнані ножами заземлення, що приварюються до окремого валу. У такому виконанні вимикачі навантаження позначаються ВНПз-16 або ВНПз-17. Ножі заземлення встановлюються зверху або знизу вимикача навантаження. Вали ножів заземлення і вимикача зв’язані блокуванням, завдяки якому не можна включити ножі заземлення при включеному вимикачі. Операції із заземлюючими ножами можна виконувати тільки при відключеному вимикачі навантаження.

Керування ножами заземлення здійснюється окремими ручними приводами ПР-1 або ПР-2, а керування вимикачем навантаження – приводами ПР-17 або приводами ПРА-12, ПРА-17 з дистанційним (автоматичним) відключенням (обладнані електромагнітами відключення).

1 – дугогасильний ніж

2 – стальні пластини

3,6 – робочі контакти

4 – кварцовий запобіжник

5 – дугогасильна камера

7 – рама

8 – вал

9 – відключаюча пружина

10 – буфер

11 – привідний важіль

Рисунок 3.1 – Вимикач навантаження типу ВНП-16 із запобіжниками ПКТ-10

Вимикачі навантаження серії ВН-10 забезпечують гасіння дуги за допомогою камер з газогенеруючими вкладишами. Їх комплектують ручними приводами (ВНР-10), запобіжниками, призначеними для захисту електричних мереж від струмів коротких замикань та розташованими зверху або знизу вимикачів (ВНРп-10), із заземлюючими ножами, розташованими перед (ВНРп-10з) або (ВНРп-10зп) запобіжниками.

Автогазові вимикачі навантаження розглянутих типів монтуються в закритих установках станцій, підстанцій та розподільчих пристроях.

 

 

Рекомендована література

 

1. Гессен В.Ю., Григор'єв Ю.О. Електричні станції і підстанції. – К.: Вища школа, 1970 – 479с.
2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергия, 1975. – 704с.

 

 

Контрольні запитання

 

1. Які функції виконують вимикачі навантаження?
2. З яких конструктивних елементів складаються вимикачі навантаження ВНП-10, ВНП-16, ВНП-17?
3. Як здійснюється гасіння електричної дуги в автогазових вимикачах?
4. Якими конструктивними елементами відрізняється вимикач ВНП-16 від вимикача ВНП-17?
5. Чи буде відключатись вимикач навантаження ВНРп-10 при перегоранні запобіжника?
6. З якою метою послідовно з вимикачем навантаження встановлюють запобіжники?
7. В яких електроустановках застосовуються автогазові вимикачі?

 

Лабораторна робота №4

Вимикача ВВВ-10

 

Мета роботи: вивчення принципу дії та конструкції вакуумного вимикача напругою 10кВ.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити відомості про вимикачі в електромережах: призначення, основні елементи, класифікація.

2. Вивчити особливості роботи та конструкцій вакуумних вимикачів, переваги цих апаратів перед масляними вимикачами.

3. Ознайомитися з конструкцією вакуумного вимикача ВВВ-10-2/320.

4. Провести включення та відключення ВВВ-10-2/320:

а) вручну, за допомогою важеля;

б) кнопками управління на панелі вимикача.

Теоретичні відомості

Вимикачі – основні комутаційні апарати в електричних установках, призначені для включення та відключення струму в різних режимах:

- нормальному: без навантаження (холостий хід) обладнання, з навантаженням обладнання;

- при перевантаженні;

- аварійному – коротких замиканнях.

Останній режим є найбільш важким для вимикача.

Основні елементи вимикача:

- контактна система з дугогасильними пристроями;

- струмоведучі деталі;

- корпус;

- ізоляційні конструкції;

- привідний механізм.

За конструктивними особливостями та способами гасіння дуги вимикачі розрізняють:

- масляні великооб’ємні (бакові);

- масляні малооб’ємні (горшкові);

- вимикачі з газогенеруючим матеріалом;

- повітряні;

- електромагнітні;

- елегазові;

- вакуумні.

Основним елементом вакуумного вимикача є запаяна вакуумна камера з щільного діелектричного матеріалу – скла, фарфору, або спеціально виготовленої міцної суміші. В середині камери розташовані нерухомий та рухомий контакти. Останні виготовляються з тугоплавких металів (вольфраму) або (частіше) з металокераміки. Металокераміка є спресованою під великим тиском та високою температурою сумішшю різних металевих порошків та зв’язуючих компонентів. Такі контакти добре протистоять розплавленню від високої температури дуги, внаслідок чого не потребують ревізії та заміни.

На рухомий контакт вимикача діють через сільфон, який герметично закріплений на камері. Повний хід рухомого контакту на напрузі 10кВ дорівнює 4-5мм. В камері створюється глибокий вакуум (10^-6…10^-7мм рт.ст.), який дозволяє при такому невеликому зазорі між контактами витримувати напругу 100кВ та вище.

Використання вакууму замість гасіння дуги дає такі переваги:

1) швидке відновлювання діелектричної міцності проміжка після відключення струму при невеликому розходженні контактів;

2) невелика потужність, потрібна для включення вимикача;

3) малий час роботи вимикача завдяки невеликому ходу та масі контактів;

4) повна пожежо- та вибухобезпечність;

5) великий термін експлуатації та відсутність необхідності в систематичному обслуговуванні;

6) можливість роботи без підігріву при низьких температурах.

Якщо розміщені в вакуумі деталі ретельно вичищені та дегазовані, то вони діють як газопоглиначі. Тому в щільно закритих балонах вакуум зберігається або навіть покращується впродовж усього терміну експлуатації.

Більш детально конструкція вакуумного вимикача буде розглянута на прикладі вимикача типу ВВВ-10-2-/320, який широко розповсюджений у вітчизняних електромережах (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Вакуумний вимикач ВВВ-10-2/320

 

Таблиця 4.1 – Технічні характеристики вакуумного вимикача ВВВ-10

Номінальна напруга, кВ
Номінальний струм, А
Стійкість при прохідних струмах короткого замикання: – струм динамічної стійкості, кА – струм термічної стійкості (4сек.), кА
Комутаційна здатність: – номінальний струм включення, кА – мінімальна безструмова пауза, с, не більше	0,4
Електрична міцність основної ізоляції (50Гц), кВ.
Час відключення з приводом, с, не більше	0,05
Хід контактів вакуумних камер, мм	4-5
Напруга в колах оперативного включення–відключення, В	220
Інтервал робочих температур, °С	–40...+40
Маса, кг не більше: – вимикача – приводу

 

Фази вимикача відокремлені одна від одної ізоляційними перегородками.

Привод вимикача складається із звареного корпусу, який одночасно є магнітопроводом вмикаючого магніту. На корпусі розміщено котушку та гільзу вмикаючого електромагніту, всередині якої переміщується якір із товкачем; механізм вільного розчеплення, який під впливом зовнішніх сил займає два фіксованих положення. З одною із лапок механізму з’єднана тяга, пов’язана з вимикачем.

Електрична схема вимикача складається з (рисунок 4.2):

- кола включення, яке містить електромагніт, що живиться через випрямляч на діодах;

- трьох кіл відключення: два кола – від релейного захисту, третє – оперативне відключення.

 

Рекомендована література

 

1. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.- М.: Агропромиздат, 1990. – 496с.
2. Гессен В.Ю., Григорьев Ю.О. Електричні станції і підстанції. – К.: Вища школа, 1970 – 479с.

 

Контрольні запитання

 

1. Призначення та принципи дії вимикачів
2. Основні елементи вимикачів
3. Класифікація вимикачів
4. Основні переваги вакуумних вимикачів
5. Склад вакуумної камери
6. Конструктивні особливості вакуумного вимикача

7. Основні технічні характеристики вакуумного вимикача

8. Робота приводу вакуумного вимикача.

 

Лабораторна робота №5

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити будову вакуумного вимикача, та його привода

2. Записати технічні паспортні дані вимикача

3. Скласти електричну схеми керування вимикачем згідно рисунка 5.1

 

Рисунок 5.1 – Схема керування ВВ/TEL

 

4. Увімкнути та вимкнути вимикач

5. Вивчити конструкцію вакуумної дугогасильної камери

6. Зробити висновки по роботі

 

 

Теоретичні відомості

 

Загальні положення

Вакуумні вимикачі ВВ/TEL призначені для роботи в комплектних розподільчих пристроях внутрішньої та зовнішньої установки класу напруги до 10кВ трифазного змінного струму 50Гц для систем з ізольованою і заземленою нейтраллю.

Вакуумні вимикачі типу ВВ/TEL – є комутаційними апаратами нового покоління. В основі конструктивного рішення вимикача лежить використання пофазних електромагнітних приводів з “магнітною засувкою”, механічно зв'язаних загальним валом. Така конструкція дозволила досягти таких переваг у порівнянні з традиційними вакуумними вимикачами (ВВ):

- високий механічний ресурс;

- мале споживання в колах включення та відключення;

- малі габарити і вага;

- можливість керування як в колах оперативного постійного, так і оперативного змінного струму (за допомогою відповідних блоків керування);

- відсутність необхідності у ремонті в експлуатаційних умовах протягом усього терміну роботи;

- низька трудомісткість виробництва і, як наслідок, помірна ціна.

Для керування вимикачем ВВ/TEL призначений блок керування BU/TEL.

Кожний вимикач має табличку, що містить наступну інформацію: товарний знак підприємства-виробника; найменування виробу; тип вимикача; тип кліматичного виконання і категорію розміщення; порядковий номер по системі нумерації підприємства-виробника; номінальну напругу Uном., кВ; номінальний струм Iном., А; номінальний струм відключення I о.ном., кА; масу вимикача, кг; рід струму і номінальну напругу електромагнітного приводу U п.ном., В, позначення стандарту ИТЕА674152.003 ТУ; рік випуску вимикача (рисунок 5.2).

Приклад запису позначення вимикача напругою 10кВ із номінальним струмом відключення 12,5кА, номінальним струмом 630А, кліматичного виконання У2, конструктивного виконання 41 по каталогу:

 

ВВ/TEL -10-12,5/630-У2-41 ИТЕА674152.003ТУ.

 

 

 

Рисунок 5.2 – Структура умовного позначення вакуумного вимикача ВВ/TEL

 

Таблиця 5.1 – Основні параметри вакуумного вимикача ВВ/TEL

Номінальна напруга, кВ
Найбільша робоча напруга, кВ
Номінальний струм (I ном), А	630, 1000, 1600
Номінальний струм відключення (I о.ном), кА	12,5; 20
Прохідний струм короткого замикання: - найбільший пік, кА, не більш - початкове діюче значення періодичної складової	32; 52; 81 12,5; 20
Середньоквадратичне значення струму за час його протікання (струм термічної стійкості), кА	12,5; 20
Час протікання струму (час короткого замикання), с
Власний час відключення вимикача, с, не більше^1	0,015
Повний час відключення, с, не більше	0,03
Власний час включення, с, не більше	0,07
Неодночасність замикання і розмикання контактів, с, не більше	0,004
Номінальна напруга живлення блока керування, В (постійного і змінного струму)
Діапазон напруги живлення привода, % від номінального значення	85-110
Ресурс по комутаційній стійкості: - при номінальному струмі I ном, операцій - при струмах короткого замикання I =(60-100)% від (I о.ном), операцій

¹Без врахування часу спрацьовування блока керування

 

Залежність комутаційного ресурсу вимикачів від величини відключаємого струму, представлена на рисунку 5.3.

Рисунок 5.3 – Комутаційний ресурс вимикача

Рисунок 5.4 – Електромагнітні процеси при відключенні вимикача

 

Такі конструктивні виконання дозволяють з мінімальними витратами проводити заміну масляних і маломасляних вимикачів в комірках комплектних розподільчих пристроїв.

До складу полюса входить опорний ізолятор з органічного ізоляційного матеріалу і ряд інших деталей, представлених на рисунку 5.5.

 

2.3 Робота приводу

Включення вимикача

У вихідному стані контакти вакуумної дугогасильної камери розімкнуті за рахунок впливу на них відключаючої пружини 7 через тяговий ізолятор 5. При прикладанні напруги позитивної полярності до котушки 9 електромагніта, у зазорі магнітної системи (рисунок 5.4) наростає магнітний потік.

У момент, коли сила тяги якоря, створювана магнітним потоком, перевершує зусилля пружини відключення 7 (лінія 1 рисунок 5.6), якір 11 електромагніта разом з тяговим ізолятором 5 і рухливим контактом 3 вакуумні камери починає рух вгору, стискаючи пружину відключення. При цьому в котушці виникає противо-ЕРС, що перешкоджає подальшому наростанню струму, і навіть трохи зменшує його. У процесі руху (проміжок між лініями 1 і 2 рисунок 5.6) якір набирає швидкість близько 1м/с, що дозволяє знизити ймовірність предпробоїв при включенні і виключити брязкіт контактів вакуумної дугогасильної камери. При замиканні контактів вакуумної камери (лінія 2 рисунок 5.6), у магнітній системі залишається зазор додаткового піджимання рівний 2мм. Швидкість руху якоря різко падає, тому що йому приходиться переборювати ще і зусилля пружини додаткового контактного піджимання 6. Однак під впливом зусилля, створюваного магнітним потоком і інерцією, якір 11 продовжує рухатися вгору, стискаючи пружину відключення 7 і пружину 6 додаткового контактного піджимання. У момент замикання магнітної системи (лінія 2а рисунок 5.6) якір стикається з верхньою кришкою привода 8 і зупиняється. ЕРС стає рівною нулю, у котушці 9 знову починається ріст струму. У проміжок часу між лініями 2а і 3 закінчується механічний перехідний процес в електромагніті і контактній системі полюса, а також формується необхідна залишкова індукція кільцевого постійного магніту 10 (запасається магнітна енергія, необхідна для утримання вимикача у включеному стані). Після закінчення процесу включення (лінія 3 рисунок 5.6) струм котушки привода відключається.

 

 

Рисунок 5.5 – Конструкція полюса вимикача

 

Вимикач залишається у включеному положенні за рахунок залишкової індукції, створюваної кільцевим постійним магнітом 10, що утримує якір 11 у притягнутому до верхньої кришки 8 положенні без додаткового струмового живлення.

А – стан головних контактів полюса

Б – струм в котушці привода полюса

В – переміщення якоря приводу

Г – швидкість руху якоря

Рисунок 5.6 – Діаграми електромагнітних процесів в приводі

 

У такому положенні якір залишається необмежено довго, поки постійний магніт не буде розмагнічений імпульсом струму негативної полярності, або магнітна система не буде розірвана механічно (ручне відключення). Даний принцип утримання комутаційного апарата у включеному положенні, відомий в електротехніці під назвою “магнітна засувка”, широко застосовується в апаратах з малим робочим струмом (поляризовані реле). Сучасні досягнення в області магнітотвердих матеріалів великих енергій дозволили реалізувати на цьому ж принципі силовий комутаційний апарат.

Запас по зусиллю утримання (сила, необхідна для відриву якоря 11 від верхньої кришки 8) складає 450¸500Н для одного полюса вимикача, тобто 1350¸1500Н для вимикача в цілому, що цілком достатньо для надійного утримання вимикача у включеному положенні навіть в умовах впливу на вимикач вібрацій і ударних навантажень.

Відключення вимикача

Для відключення вимикача необхідно прикласти до виводів котушки напругу негативної полярності (лінія 4 рисунок 5.6). Струм, що протікає по обмотці, розмагнічує магніт 10. Якір 11 електромагніта під тиском пружини відключення 7 і пружини додаткового контактного піджимання 6 розганяється і завдає удару по тяговому ізолятору 5, з'єднаному з рухливим контактом 3 вакуумної камери (лінія 5 рисунок 5.6). Ударне зусилля, створюване якорем електромагніта перевищує 200кгс, що сприяє розриву точок зварювання, що можуть виникати між контактами при протікання струмів короткого замикання. Крім того, рухливий контакт 3 у вакуумній камері практично миттєво здобуває високу стартову швидкість, що позитивно позначається на відключенні струмів КЗ.

Після удару якір 11 електромагніта рухається вниз разом з рухливим контактом 3 вакуумної камери і тяговим ізолятором 5 під дією пружини відключення, поки всі деталі не займуть положення, позначене на рисунку 5.5 (лінія 6 рисунок 5.6).

Привід з магнітною засувкою вимагає незначної енергії для «скидання» засувки. При відключенні від джерела постійної напруги час прикладання напруги зазвичай обмежується величиною 10мс. При цьому струм у колі відключення не перевищує 1,5А при напрузі 220В.

Якоря електромагнітів усіх трьох полюсів вимикача з'єднані між собою загальним валом 14. При русі якорів гвинт 13, що входить у проріз вала 14, повертає вал, а разом з ним і закріплений магніт 15, що керує герметизованими контактами для зовнішніх допоміжних кіл 16.

 

2.4 Блоки керування вимикачем

Комутація команд керування здійснюється спеціальними блоками, що призначені для установки в релейному відсіку комплектного розподільчого пристрою.

Ці блоки керування типу BU/TEL комплектуються власними блоками живлення, що забезпечують вихідну напругу 230 В постійного струму (у діапазоні вхідного живильної напруги від 187 В до 242 В), яка подається на котушки електромагнітних приводів.

Вхідна напруга для блоків живлення – 220 В постійного або змінного струму. Схема підключення блоку керування до вимикача приведена в паспорті на блок керування.

 

2.5 Ручне (перше) включення

Конструкція вимикача не дозволяє включити вимикач вручну без додаткового джерела живлення котушок приводу.

Увага! Спроба включити вимикач вручну шляхом впливу на вал або іншим чином може призвести до виходу його з ладу.

Для першого включення вимикача (коли на підстанції відсутнє живлення кіл оперативного струму) розроблений і випускається блок автономного включення. Більш докладна інформація про блок автономного включення представлена в посібнику з експлуатації блоку.

 

2.6 Ручне відключення

Ручне відключення здійснюється шляхом механічного впливу на кнопку ручного відключення, що, у свою чергу, впливає через вал привода на якорі електромагнітів і розриває магнітну систему.

Увага! Користуватися кнопкою ручного відключення дозволяється тільки у випадку неможливості відключення вимикача від блоку керування.

 

Рекомендована література

 

1. Выключатели вакуумные серии ВВ/TEL. Руководство по эксплуатации ИТЕА674152.003РЭ, – Севастополь, 2002г.

2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергия, 1975. – 704с.

 

Контрольні запитання

 

1. Принцип дії вакуумного вимикача ВВ/TEL.

2. Конструкція вакуумного вимикача ВВ/TEL.

3. Основні недоліки та переваги вакуумних вимикачів

4. Структура умовного позначення вакуумних вимикачів ВВ/TEL.

5. Конструктивні особливості приводу вакуумного вимикача ВВ/TEL.

 

 

Лабораторна робота №6

Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з захисними апаратами які знаходяться на лабораторному стенді.

2. Записати паспортні дані кожного захисного апарату, яки знаходиться на лабораторному стенді. Розібратися який з параметрів за що відповідає.

3. Послідовно з’єднати диференційні автомати I_X, I_Y, I_Z (у довільній послідовності). При складанні схеми треба чітко дотримуватися схеми підключення диференційних автоматів, яка приведена на їх корпусі (це пов’язано з тим, що в нашому випадку трифазні автомати працюють в однофазному режимі).

 

 

Рисунок 6.1 – Схема для визначення ступенів селективної роботи диференційних автоматів

 

4. За допомогою ЛАТРа встановити напругу рівною 220В.

5. За допомогою кнопки ТЕСТ перевірити працездатність кожного диференційного автомата.

6. Визначити ступені селективної роботи кожного з них. Забороняється вмикати стенд без дозволу викладача.

7. Зібрати повну схему захисту мережі, послідовно з’єднавши автоматичний вимикач та диференційний автомат. При цьому необхідно паралельно джерелу живлення підключити реле мінімальної напруги.

 

Рисунок 6.2 – Схема повного захисту мережі 0,38кВ

 

8. Перед вмиканням стенду знизити напругу джерела живлення до 0В. Включити лабораторний стенд. Збільшуючи напругу джерела за допомогою ЛАТРа, визначити при якій напрузі реле мінімальної напруги спрацює. Включити автоматичний вимикач, який працює паралельно з реле мінімальної напруги.

9. Знижуючи вхідну напругу за допомогою ЛАТРа, визначити напругу відпускання реле мінімальної напруги.

10. Намалювати характеристику спрацювання реле мінімальної напруги.

11. Зробити висновки по роботі.

Теоретичні відомості

 

Диференційні апарати

Диференційні автомати (пристрої захисного вимкнення) – це комутаційні апарати, які призначені для відключення електричного кола при прямому або непрямому доторкуванні до струмоведучих або відкритих металевих частин електроустановки, які можуть опинитися під напругою при порушенні ізоляції струмоведучих частин.

Засоби захисту від ураження електричним струмом регламентуються у стандарті МЕК60364-4-41. Згідно МЕК60364-4-41, захист від прямого доторкування до струмоведучих частин повинен передбачати такі рівні безпеки:

- захист за допомогою ізоляції струмоведучих частин;

- захист за допомогою огорож та бар'єрів;