Исследование защитных характеристик тепловых реле и автоматов

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Снятие токо-временной характеристики те­плового реле. Расчет уставки, испытание на нагрузочном стенде и регулировка тепловых реле ТРН, РТТ, РТЛ в соответствии с номинальным током электродвигателя или током нагрузки, если она несколько ниже номинальной электродвигателя.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Освоить методику настройки тепловых реле на заданную нагрузку, испытания и регулировки реле после текущего ремонта и перед вводом в эксплуатацию.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ УМЕНИЯ И НАВЫКИ. Уметь: выбирать тепловое реле и нагре­вательный элемент для электродвигателя согласно нагрузке и температуре, где установ­лено реле; снимать токо-временные характеристики реле и делать вывод о работоспособ­ности реле, сопоставляя их с заводскими; выполнять регулировку тока срабатывания реле; по положению регулятора определять ток уставки реле; включать тепловое реле в цепь защищаемой нагрузки. Знать устройство и принцип действия теплового реле.

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ — лаборатория эксплуатации и ремонта.

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА.Реле ТРН — 5 шт., реле РТТ — 2 шт., реле РТЛ — 3 шт., секундомер ручной — 1 шт., магнитный пускатель — 1 шт., автотрансфор­матор типа ЛАТР — 1 шт., нагрузочный трансформатор — 1 шт., сигнальная лампа — 1 шт., настольный вентилятор — 1 шт.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ      

1. После подготовки схемы к испытаниям необходимо получить разрешение на испы­тание у руководителя.

2. Переход по регулировке с одного реле на другое можно делать после отключения общего автомата на рабочем месте, проверки отсутствия напряжения указателем и вы­вешивания запрещающего плаката «Не включать. Работают люди».

3. После окончания работы сдать рабочее место руководителя.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ       

1.Прищеп Л. Г. Учебник сельского электрика. М. Агропромиздат, 1986, с. 4 23…431

2. Грундулис А. О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. — М.: Колос, 11982, с. 16...20.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К РАБОТЕ

1. Каково устройство реле типа ТРН; РТТ; РТЛ?

2. Как выбрать реле ТРН по номинальному току запрещаемого электродвигателя?    

3. Какой принцип действия вышеуказанных реле?

4. Какие возможности регулировки реле типа ТРН относительно нулевой уставки?

5. Чему равна цена одного деления регулятора теплового реле ТРН?

6. Как определить поправку на температуру, при которой эксплуатируется реле ТРН?

7. Объясните построение характеристики реле.

8. Как осуществляются регулировки реле типа РТТ и РТЛ относительно номиналь­ного тока нагревательного элемента?

9. Как определить номинальный ток нагревательного элемента тепловых реле РТЛ и РТТ?

10. Какие дополнительные две регулировки у теплового реле ТРН можно использовать, если невозможно добиться необходимой уставки по срабатыванию с помощью экс­центрика?

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с устройством реле ТРН по книге, плакату и имеющимся в лабора­тории образцам (рис. 12.1).

 

                     

 

                           Рис.12.1.

 

2. Собрать схему (рис. 12.2) и снять характеристику зависимости времени срабаты­вания реле от тока перегрузки нагревательного элемента (I₀),

 t=f (I ₀) при положении регулятора «О».

I₀ — ток нагревательного элемента, согласно тепловому реле заданного преподавателем. Время по секундомеру.

Данные расчета и измерений занести в таблицу 12.1.

После каждого срабатывания реле охладить нагревательный элемент вентилятором.

Таблица 12.1

№ п.п	К=	Расчетный ток нагрузки для (каждого измерения,) А	Время срабатывания лри положении регу­лятора «0»
1	2	2Io
2	3	3Io
3	4	4Io
4	5	5Io

3. Согласно полученным и расчетным данным таблицы 12.1 на заводской характери­стике (рис. 12.3) теплового реле ТРН (под цифрой «2» из холодного состояния) постро-

 

 

 

                             Рис.12.2

                              

 

ить характеристику данного реле. По горизонтальной оси отложить кратность перегруз­ки «К», по вертикальной оси — время «t» с

Построенная характеристика должна находиться в зоне заводской характеристики «2». (Характеристика «1», соответствует горячему состоянию нагревательного элемента, предварительно прогретого номинальным током). Сделать выводы о соответствии получен­ной характеристики «заводской».

 

 

                            

                               

 

 

                                 рис.12.3

 

Вывод__________________________________________________________

ПРИМЕЧАНИЕ. Учитывая дефицит времени на выполнение лабораторной работы, характеристики при положениях регулятора «+5» и «—5» делений не снимать, но учащийся должен знать:

«+5»делений — характеристика пройдет выше заводской, то есть защита затрублена на 25% от I₀ (1 деление +5% от I о); «—5» делений — характеристика пройдет ниже заводской, то есть защита чувствительнее на 25% от Io (1 деление — 5% от I₀);  I о. ток нагревательного элемента, к которому делается добавка +25% I о или отнимается — 25%  I о.

4. По данным  руководителя для конкретного электродвигателя согласно табл. 12.2 рассчитать номинальный ток и выбрать: номинальный ток реле, нагревательный эле­мент — I ₀; установить положение регулятора в делениях; убедиться в срабатывании реле при 2-кратной перегрузке и при необходимости отрегулировать.

 

Таблица 12.2

№ п.п.	Мощ­ность эл. двиг.. кВт	COS<p	Пн	Температура воздуха, где ус-^1тановлево ре­ле, °о	№ п.п.	Мощ­ность электро­двигате­ля, кВт	cos	н	Температура воздуха, где установлено реле,
1	1,5	0,89	0,78	+ 15	6	7,5	0,89	0,85	—  10
2	2,2	0,89	0.79	+10	7	10	0,89	0,8(7	— 20
3	3	0,89	0,8	+ 20	8	13	0,89	0,87	+15
4	4	0,89	0,83	+ 25	9	17	0.9	0,87	+ 20
5	5.5	0,89	0,83	+ 30	10	22	0,9	0,87	+ 25

Основные технические данные тепловых реле ТРН приведены в таблице 12.3.

Таблица 12.3

Тип реле	Номиналь­ный ток ре­ле, А	Номинальный ток сменных тепловых элементов, А	Тип реле	Номи- нальный ток  реле, А	Номинальный ток сменных тепловых элементов, А
ТРН—8	8	0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25 1.6; 2	ТРН—25	25	5,6; 6,8; 10; 12,5; 16;25
ТРН—l0	10	2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10	ТРН—40	40	12,5; 16; 20; 25; 32;40
			ТРН—60	60	20; 25; 30; 40; 50; 60

5. Порядок испытания и регулировки тепловых реле ТРН.

5.1. Определить номинальный ток электродвигателя (в производственных условиях можно взять из паспорта электродвигателя)

                  I_н.д.=  A

 

6.2. Из таблицы 12.3 выбрать номинальный ток теплового реле и нагревательный элемент к тепловому реле (ближайший больший или меньший).

5.3. Определить положение регулятора в делениях в зависимости от нагрузки

       N₁=

I_нд  — номинальный ток электродвигателя, А;

I ₀ — ток нагревательного элемента, А;

С— постоянная (коэффициент деления шкалы =0,05).

 5.4. Определить положение регулятора в делениях в зависимости от температуры ок­ружающего воздуха

 

          N₂=

            

где — температура окружающего воздуха в месте установки теплового реле; 40—I температура настройки реле на заводе; 10— общее количество делений шкалы регулятора.

5.5. Определить положение регулятора в зависимости от нагрузки и температуры

              N =( N₁)+( N₂)

5.6. Установить с помощью эксцентрика положение регулятора на реле. 5/7. С помощью нагрузочного стенда (рис. 12.2) задать двухкратный ток перегру­зки электродвигателя

                       Inep ⁼ 2 • I н. д

Определить время срабатывания, которое в соответствии с заводской характеристикой должно быть в пределах 65—100 с (рис. 12.3)

Если время срабатывания выходит из этих пределов, выполнить регулировку на плюс или минус, охладить нагревательный элемент и повторить опыт. После этого вы­полнить перегрузку второго нагревательного элемента с определением времени срабаты­вания и, если необходимо, провести регулировку.

Время срабатывания: t₁ =___, t₂=___.

Примечание. Если возможности регулировки с помощью эксцентрика на «+5» и «—5» делений не позволяют добиться времени срабатывания в соответствии с заводской характеристикой 65—100 с, то не­обходимо приблизить нагревательный элемент к биметаллической пластинке с помощью вращения болта с противоположной стороны нагревательного элемента — вправо загрубление, влево чувствительнее. На каж­дый полюс свой болт.

Отрегулированное реле устанавливаем для защиты электродвигателя данной мощности в производственном помещении с указанным температурным режимом.

Вывод_________________________________________________________________________________________________________________________

6. Изучить устройство и технические данные реле РТТ (рис. 12.4).

Для электродвигателя из таблицы 12.2 (по заданию  руководителя) выбрать тепло­вое реле РТТ. Необходимо отметить, что тепловое реле трехэлементное и имеет шкалу уставок не в делениях, а в амперах и полную температурную компенсацию, что значите­льно упрощает расчет. Технические данные реле РТТ приведены в таблице 12.4.

 

 

Таблица 112.4

Тип реле	Диапазон регулирвания номинального тока тепловых элементов	Время срабаты­вания при 6 •I ном
РТТ-21	8,5—11,5; 10,6-14,3; 13,6—18,4; 17,0-23,0 21,2—28,7; 27,2—36,8; 34—46; 42,5-57,5; 53,5—63	5—12
РТТ-31	48,5-57,5; 53,5-72,5; 68-92; 85-115; 106—143; 136---160	8—18...:

 

 

Примечание. Номинальный ток нагревательного элемента определяется для РТТ21 (8,5—11,5):

                        I_{нагр.эл.}=

7. Порядок выбора, расчета и регулировки теплового реле РТТ. Данные выбора рас­чета и испытаний занести в таблицу 12.5.

7.1. Определить номинальный ток электродвигателя I _н._дсогласно заданному варианту (табл. 12.2).

7.2. Выбрать номинальный ток теплового реле (табл. 12.4).

7.3. Выбрать нагревательный элемент (табл. 12.4).

7.4. Установить с помощью регулятора ток уставки, равный номинальному току электродвигателя (I _уст = I_н.д).

7.5. С помощью нагрузочного стенда задать двухкратный ток нагрузки, равный двой­ному току электродвигателя (I =2I _н._д).

7.6. Определить время срабатывания реле (t_cр1.; t_cp.2; t_cp.3 ) по каждому полюсу. В момент срабатывания загорится сигнальная лампа.

7.7. Сравнить время срабатывания при двухкратной перегрузке с характеристикой завода-изготовителя (t_cp =35... 70 с).

7.8. Если время срабатывания реле выйдет за пределы 35...70 с, то необходимо увели­чить или уменьшить значение тока уставки, снова перегрузить двухкратным током.

 

 

Таблица 12.5

№ п.п	Тип, реле	Мощность эл. двиг., согласно таблице. I2.2, кВт	I ном заданного эл., двигателя, А	Iуставки равный I ном. А	Перегрузка на стенда 2  I ном. дв, А	Время срабатывания по полюсам)   с			Время cpaбатывания по заводской характеристике при двухкратной перегрузке
						tcр1	tcр2	tcр3
1	РТТ								35... 70 с
2	РТЛ.								35... 70 с

Изучить устройство и технические данные тепловых реле РТЛ

 (рис. 12.5 Табл.12.6.).

 

Таблица12.6

 

                               

 

                                            Рис.12.4

 

 

Для электродвигателя по заданию руководителя выбрать и отрегулировать реле ти­па РТЛ. Данные занести в таблицу 12.5.

Порядок расчета, выбора и регулировок тот же, что и для реле РТТ. Время сраба­тывания реле при двухкратной перегрузке t _ср — 35... 70 с.

ВЫВОДЫ И АНАЛИЗЫ. При анализе снятой защитной характеристики сделайте вывод, возможно ли защитить электродвигатель при заклинивании подшипника, пример­зании транспортера, незапуске при обрыве фаз, то есть, когда ток увеличивается до пускового (I = 5...6 • I _н)• Если известно, что при токе 5 I _н обмотки электродвигателя нагре­ваются до температуры 140°С за 10... 15 с

При анализе учесть два режима незапуска: из холодного состояния и из горячего; заклинивание (характеристика реле, рис. 12.3 «1»). Сравнить защитную характеристику реле ТРН с защитными характеристиками реле РТТ и РТЛ при двухкратном токе пе­регрузки и 6 •  I  _ном из технической характеристики. Сделать вывод.

 

 

                           

 

 

                                                 Рис.12.5.

 

 

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЧЕТА

1. Почему тепловые реле не защищают от коротких замыканий?

2. Почему заводская характеристика выглядит не в виде кривой линии, а в виде зо­ны?

3. Как осуществляется температурная компенсация реле ТРН, РТТ и РТЛ?

4. Какова уставка реле, если I ₀-=10 А, а положение регулятора +5 дел.?

5. Может ли реле ТРН-40 с I ₀ = 40 А защитить электродвигатель с номинальным током 30 А?

6. В чем преимущество тепловых реле РТТ и РТЛ по сравнению с ТРН?

7. Для какой цели используется дополнительный замыкающий контакт у реле РТТ и РТЛ?

8. Почему конструктивно заводы-изготовители не обеспечивают срабатывание реле быстрее 5 с при I =6 • I _ном._дв.?

9. Можно ли регулировку вести, отталкиваясь от рабочего тока электродвигателя? 

 

 

 Технологическая карта№43

  Исследование встроенной температурной защиты в процессе эксплуатации (УВТЗ)

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Изучение устройства и принципа действия защиты УВТЗ-IM. Снятие характеристики позисторов, то есть зависимость R=f (t°C). Измерение сопротивления изоляции цепей позисторов. Измерение омического сопротив­ления цепей позисторов. Проверка работы электронного блока при различных напряже­ниях сети 175 В, 220 В и 240 В путем увеличения сопротивления резистора, включенного в цепь позисторов. Определение сопротивления возврата. Проверка срабатывания защи­ты в режиме самоконтроля. Проверка цепи термодатчика на замыкание и обрыв. Сбор­ка схемы и опробование работы защиты совместно с электродвигателем.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Усвоить принцип работы термодатчика (позистора) путем снятия характеристики. Получить навыки испытания защит перед вводом в эксплуатацию, в про­цессе эксплуатации и подключения к сети с целью защиты электродвигателя.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ УМЕНИЯ И НАВЫКИ. Знать устройство и принцип действия защит УВТЗ-1 и УВТЗ-IM. Уметь: проводить монтаж схемы УВТЗ, электродвигатель, магнитный пускатель; проверять работоспособность защиты в эксплуатации путем проведе­ния комплекса испытаний; снимать характеристику позисторов R=f (t°C).

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ — лаборатория или пункт технического обслужи­вания.

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА. Электродвигатель — 1 шт., магнитный пус­катель ПМЕ — 1 шт., УВТЗ- IM — 1 шт., вольтметр 250 В — 1 шт., кнопка управления КМЗ-2 — 1 шт., позисторы (термосопротавления) — 3 шт., муфельная печь с термомет­ром, авометр   — 1 шт., реостат на 5000 Ом — 1 шт., ЛАТР — 1 шт., мегом­метр М4100 — 1 шт.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

1. Выполнять требования ТБ при работе до 1000 В согласно ПТЭ и инструкции по ТБ, которая находится в лаборатории.

2. После сборки схемы необходимо получить разрешение на испытание у  руководителю.  

3. При переходе от одной схемы к другой необходимо отключить общий автомат на рабочем месте, повесить плакат «Не включать, работают люди» и проверить отсутствие напряжения.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1. Грундулис А. О. Защита электродвигателя в сельском хозяйстве. 1982. с. 48— 53

 2. Сырых Н. Н. Эксплуатация сельских электроустановок, 1986, с. 207—209;

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К РАБОТЕ

1. Каково назначение УВТЗ?

2. Из каких основных частей состоит защита УВТЗ?

3. Каков принцип срабатывания защиты УВТЗ?

4. Как изменяется сопротивление позисторов при повышении температуры нагрева до 100°С и свыше 100°С?

5. Как измерить сопротивления изоляции цепей позисторов? Какова норма на изоляцию?

6. Как измерить сопротивление цепей позисторов постоянному току и для каких целей?

7.Как проверить работу электронного блока при различных напряжениях (175 В, 220 В и 240 В)?

8. Как проверить работу электронного блока в режиме самоконтроля?

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить назначение и устройство защиты УВТЗ-IM, пользуясь инструкцией, схе­мой и образцом на рабочем месте Л-1, с. 48... 53).

2. Снять характеристику позисторов R = f (t^оC) по схеме (рис. 13.1).

Нагрев позисторов производить в банке с трансформаторным маслом или муфель­ной печи, при этом контролируя температуру нагрева с помощью термометра на 200°С.

Сопротивление цепи позисторов измерять авометром (тестером) при температурах, указанных в таблице 13.1. Результаты измеренных сопротивлений записать в табл. 13.1 и но данным построить график

R= f (t^оC).

 

Таблица 13.1

№ п.п,	Температура нагрева позисторов, °0	Сопротивление цепи, позисторов, Ом,	№ п.п.	Температура нагрева позисторов, °0	Сопротивление цепи, позисторов, Ом
1	60		6	110
2	70		7	120
3	80		8	130
4	90		9	140
5	100		10	160

Кривую зависимости R=f (t^qC) нанести на сетку графика (рис. 13.2) и сравнить по­строенную кривую графика с заводской, учитывая марку позисторов (СТ14-1Б или CT14-IA).

Вывод_________________________________________________________

Убедившись, что срабатывание защиты происходит в результате увеличения сопро­тивления позисторов при нагреве, видим, чго вместо позисторов для проверки защиты можно использовать реостат на 5000 Ом с регулируемым сопротивлением от 0 до 5000 Ом.

3. Выполнить испытание УВТЗ в соответствии с требованиями эксплуатации по сле­дующей программе:

8.1. Измерить мегомметром на 500 В сопротивление изоляции цепи термодатчиков относительно обмоток и корпуса электродвигателя (рис. 13.3).

Результаты измерений занести в таблицу 13.2.

3.2. Используя комбинированный прибор  , замерить омическое сопротивление цепи позисторов (рис. 13.4). Результаты измерений занести в таблицу 13.2.

Категорически запрещается проверять цепь термодатчиков мегомметром или дру­гим прибором, имеющим выходное напряжение более 7,5 В.

Таблица 13.2

№ п.п.	Сопротивление изоляции R П— (С1+С2+Сз+К), МОМ!	R доп, МОм	Сопротивление омическое R (ПТ2 — П2), Ом	Допустимое сопротивле­ние. Ом
1		0,5		100...45O

П₁ и П₂ — выводы цепи позисторов; (C₁+ с₂ +С₃+ К) — выводы обмоток, соединенные вместе и с корпусом.

Примечание. Если сопротивление изоляции окажется ниже нормы, то необходимо измерение сопротивле­ния изоляции цепи позисторов выполнить отдельно по отношению к каждой обмотке и к корпусу. При этрм можно установить причину, увлажнение изоляции или развивающийся дефект.                                                                       3.3.Проверитьработоспособность электронного блока (рис. 13.5):

3.3.1. Определить сопротивление датчиков, при котором УВТЗ-IM срабатывает (от­ключает магнитный пускатель, а вместе с ним и электродвигатель от сети) и сопротив­ление датчиков, при котором защита приходит в исходное положение при U„ = 220 В.

Для этого установить с помощью автотрансформатора напряжение 220 В, ас помо­щью резистора R1 — сопротивление более 100 Ом, включить тумблер S1, реле защиты не должно сработать л лампочка Н должна гореть. Затем увеличить сопротивление R1 до момента срабатывания, лампочка потухает.

Отключить провода от клемм «6» и «5» и замерить прибором ТЛ-4М сопротивление переменного резистора R1, при котором сработает защита. Результаты измерений за­нести в таблицу 13.3.

 

 

 

     Рис.13.1.                                                      Рис.13.3.

 

 

 

     Рис.13.2                                                          Рис.13.4

 

 

 

 

                                            Рис.13.5

 

 

                                   Рис.13.6.

 

 

Таблица 13.3

 

 

 

 

№ п.п	Напря­жение. В	Измеренное сопротивление срабатывания. Ом			Сопротивление отпускания, Ом			rотп допуст Ом	Rсp. допуст., Ом.
		Rcp1	rcp2	Rcp3	Roтп1	R отп2	R отп3
1	173							950	1... 2
2	220.							950	1...2
3	240							950	1...2

Вывод__________________________________________________________________________________________________________________________

3.3.2. Собрать схему с подключением магнитного пускателя через кнопку управле­ния (рис. 13.6) и опробовать в работе. Двигатель должен работать.

На работающем двигателе замкнуть клеммы «4» и «5» накоротко, двигатель должен отключиться.

Устранить замыкание и снова с помощью кнопки SB2 запустить электродвигатель, после чего отсоединить позистор на одном из выводов «5» или «6» у двигателя (рис. 13.6) и двигатель должен отключиться от сети. Ознакомиться с устройством, работой УВТЗ-1 по инструкции или книге и выяснить, в чем у них существенное различие в устройстве и принципе действия блока управления.

Испытания УВТЗ-1 аналогичны УВТЗ-1М.

Выводы________________________________________________________

ВЫВОДЫ И АНАЛИЗЫ. Сопоставив полученные результаты испытаний с завод­скими данными, проверив работу электронного блока в режиме самоконтроля, сделать вывод о пригодности испытуемой защиты к эксплуатации. Укажите недостатки, прису­щие этому виду защит.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЧЕТА

1. Поясните работу схем УВТЗ-1 и УВТЗ-1М?

2. Как проверить УВТЗ перед вводом в эксплуатацию и в процессе эксплуатации?

3. Как можно использовать УВТЗ для защиты силового трансформатора от пере­грева?

4. Куда и как устанавливают позисторы в электродвигателе?

5. Какое преимущество защиты УВТЗ по сравнению с тепловыми реле и автомати­ческими выключателями?

6. Как можно использовать одно УВТЗ для защиты двух электродвигателей?

7. В чем существенные различия в блоках управления защит УВТЗ-1 и УВТЗ-1М?

8. Какие недостатки имеют защиты УВТЗ-1 и УВТЗ-1М?

 

 

 

 

 Технологическая карта№44