Выбор короткозамыкателей и отделителей

 

Номинальное напряжение короткозамыкателя должно соответствовать номинальному значению напряжения сети. Динамическая и термическая стойкости короткозамыкателя должны соответствовать току КЗ в месте его установки. Время включения короткозамыкателя должно соответствовать требованиям схемы автоматики. Номинальные данные по току и напряжению выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.

 

Реакторы

 

Реактор - это электрический аппарат в виде катушки с неизменной индуктивностью для ограничения токов КЗ и поддержания напряжения на шинах при аварийном режиме.

Наиболее распространены бетонные реакторы. На рис. 22.12 представлен трёхфазный комплект таких реакторов.

Из многожильного провода 1 намотаны катушки реакторов А, В, С. Заливкой в специальные формы получаются бетонные вертикальные стойки колонны 2, которые скрепляют между собой отдельные витки катушки. Торцы колонн имеют шпильки с изоляторами 3, 4.

Для получения необоходимой прочности электрической изоляции после затвердевания бетона реактор подвергают сушке под вакуумом и пропитке влагостойким изоляционным лаком.

 

Между отдельными витками в ряду и между рядами выдерживается зазор , что улучшает охлаждение отдельных витков и повышает электрическую прочность изоляции.

При больших номинальных токах (более 400 А) применяется несколько параллельных ветвей. Для равномерного распределения тока по ветвям используется транспозиция витков. Все витки ветвей должны одинаково располагаться относительно оси реактора.

В качестве обмоточного провода применяется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения. Кабель покрывается несколькими слоями кабельной бумаги толщиной и хлопчатобумажной оплёткой. Общая толщина изоляции примерно Максимальная допустимая температура при длительном режиме – не выше при КЗ – не выше

Рис. 22.12. Трехфазный комплект реакторов

 

Oхлаждение реакторов, как правило, естественное.

В трёхфазном комплекте (см. рис. 22.12) наибольшему нагреву подвергается верхний реактор, поскольку подходящий снизу воздух подогрет реакторами, расположенными ниже.

В распределительном устройстве предусмотрены каналы для охлаждающего воздуха.

Магнитное поле реактора замыкается вокруг обмотки. Ферромагнитные тела в этом поле создают дополнительные активные потери мощности, могут нагреваться до высоких температур. Для уменьшения потерь ферромагнитные детали удаляются от обмотки на расстояние, не меньше её внешнего радиуса.

Расстояние между реакторами определяется высотой опорных изоляторов. При больших токах в реакторах возникают электродинамические силы (рис. 22.13), которые могут разрушить изоляторы, работающие и на сжатие, и на разрыв.

В наиболее тяжелых условиях работают изоляторы верхнего реактора. Для уменьшения разрывающего усилия изменяют направления поля среднего реактора на обратное. Отталкивающее усилие становится притягивающим. Изменение направления поля среднего реактора достигается изменением направления его намотки относительно направления намотки крайних реакторов.

Рис. 22.13. Изменение во времени электродинамических усилий,

действующих между реакторами

 

Если пренебречь влиянием третьей фазы, то можно найти максимальное значение отталкивающей и притягивающей сил, действующих на изоляторы:

(22.1)

где ударный ток;

(22.2)

число витков реактора;

коэффициент, который берется по рис. 22.14.

Силы, действующие на каждый изолятор, равны:

(22.3)

где масса реактора;

число изоляторов;

g – ускорение свободного падения.

 

Бетонные реакторы применяются в закрытых распределительных устройствах при напряжении не выше 35 кВ. Недостатком их являются большие габаритные размеры и массы.

При напряжении более 35 кВ и для установки на открытой части подстанций применяются реакторы в масляном исполнении.

На рис. 22.15 в стальной бак 1 с трансформаторным маслом погружена обмотка 2. Применение масла позволяет уменьшить изоляционные расстояния между обмоткой и заземлёнными частями реактора и улучшить охлаждение обмотки за счёт конвекции масла. При этом масса и размеры аппарата уменьшаются.

Выводы обмотки присоединяются к контактам проходных изоляторов 4.

Переменный магнитный поток реактора замыкается по стенкам бака, что приводит к его нагреву до недопустимых температур из-за появления вихревых токов. Чтобы избежать этого, внутри бака 1 устанавливается короткозамкнутый виток в виде экрана 3. Такой виток увеличивает магнитное сопротивление цепи и, следовательно, уменьшает магнитный поток, замыкающийся через бак, и вызванные этим потоком потери на вихревые токи.

В настоящее время разработаны тороидальные реакторы на напряжение 110 кВ и выше. Они имеют более высокие технические и экономические показатели по сравнению с конструкцией на рис. 22.15.

Стремление к уменьшению потерь напряжения на реакторе в номинальном режиме, к упрощению и удешевлению распределительных устройств привело к созданию сдвоенных реакторов.

 

Рис. 22.14. К определению электродинамических усилий

между катушками

 

В сдвоенных реакторах (рис. 22.16) реакторы соседних ветвей сближены так, что между ними существует сильная магнитная связь. Совмещение в одном реакторе двух уменьшает габариты аппарата, удешевляет и упрощает распределительное устройство.

В номинальном режиме магнитные поля реакторов направлены встречно и оказывают размагничивающее действие друг на друга. В результате индуктивное сопротивление ветви падает. Соответственно уменьшается падение напряжения на реакторе.

Падение напряжения на ветви реактора при номинальном токе:

Чем больше коэффициент связи ветвей реактора k, тем меньше падение напряжения в ветви. Для увеличения коэффициента связи реакторы должны быть возможно ближе друг к другу.

При КЗ в одной из ветвей падение напряжения на реакторе определяется ее сопротивлением . Размагничивающее действие другой ветви, обтекаемой номинальным током, незначительно.

Рис. 22.15. Масляный реактор

 

Рис. 22.16. Включение сдвоенных реакторов

 

Если первая ветвь реактора разомкнута, а во второй проходит ток КЗ, то в реакторе первой ветви наводится дополнительная ЭДС, равная .

При одновременном КЗ в обоих отходящих от реактора ветвях между ними возникают большие электродинамические силы, т.к. реакторы близко расположены друг к другу, и возрастает ток КЗ, т.к. падает реактивное сопротивление ветвей.

Для ограничения перенапряжений и электродинамических сил коэффициент связи берется в пределах от 0,3 до 0,5.

Исследования показали, что бетонные сдвоенные реакторы без применения специальных мер подвержены разрушению при одновременном КЗ в обеих ветвях. На рис. 22.17 показана в разрезе левая половина такого реактора.

Рис. 22.17. Конструкция сдвоенного реактора

 

Стяжка реактора осуществляется с помощью металлических стержней 1 и стержней 2 из изоляционного материала. Катушка реактора уложена на изоляционных прокладках 3.

Векторы , обозначают силу взаимодействия витка с нижней частью реактора. Векторы - силы, действующие на виток со стороны верхней части реактора. Векторы без пометки являются результирующей силой.

Наибольшая отталкивающая сила действует на витки рядов 4 и 5, расположенные близко друг к другу. Для получения необходимой электродинамической стойкости близлежащие ряды ветвей реактора бандажируются стеклянной лентой, как это показано на рис. 22.17, в. Для снижения возможности одновременного КЗ обе ветви реактора не должны проходить близко друг к другу.

Основные параметры сдвоенного реактора:

· номинальный длительный ток каждой ветви;

· индуктивное сопротивление (%) одной ветви (при отсутствии тока в другой)

(22.5)

· коэффициент связи

(22.6)

· электродинамическая стойкость каждой ветви определяется усилиями, возникающими между витками каждой ветви и между ветвями соседних фаз. При одновременном КЗ на обеих ветвях одного реактора возникают усилия, разрывающие реактор, т.к. токи в ветвях направлены встречно. Обычно динамическая стойкость при таких повреждениях в 2-3 раза меньше, чем при КЗ в одной ветви;

· термическая стойкость одной ветви.

Библиографический список

 

1. Акимов Е.Г., Чунихин А.А. Выбор электрических аппаратов защиты для силовых полупроводниковых приборов: Учеб. пособие. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

2. Промышленный каталог (тематическая подборка).

3. Розанов Ю.К. Электрические и электронные аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1998.

4. Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс. М.: Энергоатомиздат, 1998.

5. Чунихин А.А. Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1985.

 

 

 

Контрольные работы №1 и №2

 

 

Методические указания и варианты контрольных работ по дисциплине «Электрические и электронные аппараты» для студентов специальности 140604 всех форм обучения

Приведены задания контрольной работы №1 и №2 и методическое пособие по их выполнению. Методическое пособие посвящено вопросам выбора электрических аппаратов для пуска, реверса и защиты электроприводов постоянного и переменного тока. В приложениях приведены необходимые справочные материалы по электрооборудованию.

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольных работ №1 и №2 – усвоение методов расчета и выбора электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного тока.

Помимо знания конструкции и принципа работы электрических аппаратов, необходимо уметь выбрать аппаратуру для конкретной схемы электрической установки; в практике электромонтера этот вопрос имеет большую значимость.

Студенты вариант заданий выбирают по сумме двух последних цифр шифра зачетной книжки.

1. Контрольная работа №1

Задание контрольной работы №1

Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рис. 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рис. 1.2) в соответствии с данными электродвигателя. Двигатель выбирается по таблице 1.1, исходя из номера варианта (определяется по двум последним цифрам шифра).

Таблица 1.1

 

Технические данные двигателей

№ варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м^2
	П51	3,2		18,3			75,5	0,775	0,276		0,85
	П51	6,0		33,2			82,0	0,34	0,132		0,85
	П52	4,5		25,2			81,0	0,432	0,2		0,98
	П52	8,0		43,5			84,0	0,185	0,084		0,98
	П61	11,0		59,5			84,0	0,135	0,852		1,37
	П62	14,0		73,5			86,5	0,087	0,04		1,57
	П71	10,0					79,5	0,224	0,075		3,43
	П72	12,5					81,0	0,172	0,066		3,92
	П81	14,0					82,0	0,180	0,063		6,86
	П82	24,0					85,5	0,081	0,032	79,2	7,84
	П91	25,0					83,5	0,075	0,028		14,7
	П92	32,0					86,0	0,04	0,017	31,8	17,2
	П101	42,0					86,0	0,036	0,013	37,8	25,2
	2ПФ	45,0					87,0	0,034	0,015		23,8
	Д12	3,6		22,5			90,0	1,13	0,5	26,0	0,49
	Д22	4,6					90,0	0,37	0,196		1,52
	Д31	6,8					90,0	0,325	0,093		2,94
	Д32	9,5					90,0	0,2	0,08		4,21
	Д41	13,0		69,5			90,0	0,11	0,051		7,84
	Д806	16,0					90,0	0,068	0,041		9,8

Примечание: перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к номинальному току . Для двигателей Д12-Д32 длительность перегрузки по току якоря – 30 с, 60 с для двигателей Д41, Д806-Д818.

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

Рис. 1.2. Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом

Методические указания

1.2.1. Выбор рубильников

Рубильники служат для замыкания и размыкания вручную электрических цепей переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока напряжением до 440 В.

Рубильники выбирают по номинальному току и напряжению.

Технические данные рубильников приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник-разъединитель	Р21, Р31		=220 ~380	Центральная рукоятка	Переднее и заднее
Рубильник с боковой рукояткой	РБ21, РБ31		Боковая рукоятка	Переднее
Рубильник с боковым приводом	РПБ21, РПБ31		Боковой рычажный	Переднее
Рубильник	РПЦ21, РПЦ31		Центральный рычажный	Переднее

 

Примечание: первая цифра в обозначении типа аппарата (см. таблицу 1.2.) соответствует числу полюсов, вторая соответствует его величине по току: 1–100 А, 2–250 А, 4–400 А, 6–600 А.

В таблице показаны аппараты только на 100 А. Рубильники типа Р изготавливаются без дугогасительных камер и могут работать только в качестве разъединителей, т.е. размыкать обесточенные электрические цепи. Рубильники прочих типов изготовляются с дугогасительными камерами и могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой.

1.2.2. Выбор плавких предохранителей

Предохранители предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается и происходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предотвращая выход из стоя электрооборудования и проводников.

При выборе плавких предохранителей следует обеспечить выполнение двух основных условий.

Первое условие – номинальный ток плавкой вставки () должен быть больше или равен длительному расчетному току цепи ():

.

Второе условие связано с необходимостью предотвращения перегорания плавкой вставки от кратковременных бросков тока, вызванных например пуском двигателя. То есть ток, текущий через плавкую вставку может кратковременно превышать номинальной значение тока вставки. Зависимость времени расплавления вставки предохранителя от его тока есть времятоковая зависимость (защитная характеристика), которая представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Времятоковая характеристики предохранителей серии ПН2

В широкой практике, когда не располагают ни точным знанием длительности разгона или графиком работы установки, ни точной защитной характеристикой предохранителя, принято руководствоваться следующим:

а) при защите двигателя с нечастыми пусками при длительности пускового периода не более 2-2,5 секунд:

;

б) при защите двигателя с частыми пусками или с большой длительностью пускового периода:

.

Выбор предохранителей осуществляется согласно таблице 1.3.

Таблица 1.3.

Данные некоторых плавких предохранителей серии ПН-2

Тип предохранителя	Номинальный ток, А	Наибольший отключаемый ток при напряжении до 500 В, кА
предохранителя	плавких вставок
ПН-2-100		30 40 50 60 80 100
ПН-2-250		80 100 120 150 200 250
ПН-2-400		200 250 300 350 400
ПН-2-600		300 400 500 600
ПН-2-1000		500 600 750 800 1000

 

Плавкими предохранителями так же защищают цепи управления электродвигателей. В данном случае они должны обесточить цепь управления при возникновении в ней коротких замыканий.

Выбор плавких вставок для цепи управления с напряжением можно произвести по формуле:

или

,

где и – соответственно наибольшие суммарные мощность и ток, потребляемые катушками аппаратов, сигнальными лампами и т.д. при одновременной работе, В×А или Вт;

Таким образом, плавкий предохранитель, предназначенный для защиты цепи управления, выбирается в последнюю очередь, после выбора остальных элементов управления и расчёта потребляемого ими тока.

Параметры некоторых предохранителей серий ПР-2 и НПН приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4.

Данные некоторых плавких слаботочных предохранителей

Тип предохранителя	Номинальный ток, А	Предельный отключаемый ток, кА
предохранителя	плавких вставок
ПР-2-15		6 10 15	0,8
ПР-2-60		15 20 25 35 45 60	1,8
НПН-2-15		6 10 15
НПН-2-60		6 10 16 20 25 32 40 63

 

Примечание: предохранители типа ПР-2 – разборные, без наполнителя; предохранители типа НПН-2 – неразборные, с наполнителем в стеклянном корпусе круглого сечения.

Быстродействующие предохранители серий ПП-57 и ПП-59 предназначены для защиты полупроводниковых приборов тиристорного преобразователя.

Особой характеристикой быстродействующего предохранителя является интеграл квадрата тока (интеграл Джоуля). Для эффективной защиты необходимо чтобы полный джоулев интеграл предохранителя был меньше джоулева интеграла защищаемого прибора, поэтому предохранитель должен работать с большем токоограничением.

Технические данные быстродействующих предохранителей приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Данные некоторых быстродействующих предохранителей

Тип предохранителя	Номинальный ток, А	Допустимое нап­ряжение постоян­ного тока, В	Величина интеграла Джоуля отключения, А^2×с×10^3
предохранителя	плавких вставок
ПП57-31		40 63 100	До 440
ПП57-34		160 250
ПП57-37		315 400
ПП57-39		500 630
ПП57-40

1.2.3. Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для коммутации цепей (с токами от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты от токов коротких замыканий и перегрузки электрических линий и потребителей энергии.

В качестве элементов защиты в автоматах применяются мгновенные электромагнитные реле, электромагнитные реле с выдержкой времени и тепловые реле. Обычно реле защиты называются расцепителями.

Выбор автоматов производится по номинальному току, номинальному напряжению, максимальному допустимому току короткого замыкания. Следует различать номинальный ток самого автомата – его контактов и прочих токоведущих частей – и номинальный ток встроенного в него расцепителя. Для большинства автоматов на один и тот же номинальный ток возможна установка расцепителей на меньшие номинальные токи.

Уставка на ток мгновенного срабатывания, или тока отсечки, означает, что при данном токе срабатывает электромагнитный расцепитель данного выключателя.

Для защиты цепей управления можно применить автоматические выключатели на номинальное постоянное напряжение 220В. Автоматы подобного рода следует выбирать из таблицы 1.6.

Таблица 1.6.

Автоматические выключатели

Тип	Обозначение	Номинальный ток, А	Число полюсов	Род расцепителя	Номинальный ток расцепителя, А	Уставка на ток мгновенного срабатывания, А	Предельное коммутационная способность, кА
АЕ2000	АЕ2042-10-Б	12,5		Электромагнитный	10 12,5
	16 20 25
	31,5 40 50 63
АЕ2045-10-Б	12,5		Комбинированный (электромагнитный и тепловой)	10 12,5
	16 20 25
	31,5 40 50 63
АК-50	АК50			Электромагнитный с замедлением и без него	0,6; 0,8; … 40; 45; 50	1,35 Iн, 5 Iн, 7 Iн, 10 Iн	4,5
АК-63	АК63		1; 2	Электромагнитный с замедлением и без него	0,63; 0,8;…63	1,3 Iн, 3 Iн, 14 Iн
АС-25	АС-25				1..20		3,2

 

Для защиты от перегрузок и коротких замыканий на первичной стороне трансформатора () устанавливается трёхфазный автоматический выключатель АВ1, а на стороне постоянного тока устанавливается двухполюсный автоматический выключатель АВ2. Для тиристорных электроприводов широкое распространение получили автоматы серии А3700. Выбор автоматов производить согласно таблице 1.7.

Таблица 1.7.

Автоматические выключатели серии А3700

Тип выключателя	Число полюсов	Род тока	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток выключателя, А	Калибруемые значения номинального тока расцепителей, А
А3713Б		Постоянный	110, 220, 440		20 25 32 40
	40 50 63 80
	80 100 125 160
А3723Б		Постоянный	110, 220, 440		160 200 250
А3733Б		Постоянный	110, 220, 440		160 200 250
	250 320 400
А3743Б		Постоянный	110, 220, 440		250 320 400
	400 500 630
А3714Б		Переменный	До 660		16 20 25 32
	20 25 32 40
	40 50 63 80
	80 100 125 160
А3724Б		Переменный	До 660		80 100 125 160
	160 200 250
А3734Б		Переменный	До 660		160 200 250
	250 320 400

1.2.4. Выбор командоаппарата

Командоаппараты представляют собой многосекционные кулачковые аппараты для разно- и одновременной коммутацией нескольких цепей. Командоаппараты способны коммутировать токи до 10..15 А при напряжении до 500 В и 440 В (постоянное).

Выбор командоаппаратов осуществляется по номинальному току и номинальному напряжению.

Данные командоаппаратов можно найти в таблице 1.8.

Таблица 1.8

Данные некоторых командоаппаратов

Вид аппаратов	Серия	Напряжение, В	Ток, А	Особенности устройства и назначение
Командо­аппарат	КА-21-17	380, 220		Кулачковый регулируемый с микропереключателями
Командо-аппарат	КА410А		до 16	Кулачковый регулируемый для автоматизированных электроприводов
Командо-аппарат	КА-4000	500, 440	до 15	Кулачковые регулируемые для цепи управления дистанционными или автоматизированными электроприводами

1.2.5. Выбор контакторов

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7-10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного тока, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому не взаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи; по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Технические данные некоторых контакторов приведены в таблице 1.9.

Таблица 1.9

Характеристики контакторов постоянного тока

Тип	Номинальные	Обмотка	Собственное время, с
Напря­жение, В	ток, А	Напряже­ние, В	Мощ­ность, Вт	включения	Отключе­ния
КП2		20; 40;			0,2…0,3	0,1
КПВ600		63; 100; 160; 250;	110;		0,2	0,25
КМВ621			40…220	-	0,05	-
КМ200		До 600	До 380		-	-

1.2.6. Выбор реле максимального тока

Токовые реле, или реле максимального тока, применяются для защиты двигателей от внезапных перегрузок при заклинивании приводимого механизма.

Выбор токового реле осуществляется по значению максимально допустимого тока двигателя (уставка по току срабатывания максимального реле должна быть больше максимально допустимого тока двигателя, но не должна значительно превышать это значение). Так же, при выборе необходимо учесть значения коммутируемого тока и напряжение цепи управления.

Реле серии РЭВ-570 применяются в качестве реле максимального тока в основном для защиты электродвигателей постоянного тока от токов короткого замыкания.

Технические данные максимальных реле серий РЭВ-570 и РТ40 приведены в таблице 1.10.

Таблица 1.10

Характеристики реле максимального тока

Тип реле	Номинальные токи втягивающих катушек, А (допускается регулировка 70-300%)	Номинальное напря­же­ние контактов, В	Номинальный ток контактов, А	Потребляемая мощность, ВА
РЭВ571	1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 320; 400; 630; 1250			–
РТ40/0,2	0,05-0,2			0,2
РТ40/0,6	0,15-0,6	0,2
РТ40/2	0,5-2	0,2
РТ40/6	1,5-6	0,5
РТ40/10	2,5-10	0,5
РТ40/20	5-20	0,5
РТ40/50	12,5-50	0,8
РТ40/100	25,5-100	1,8
РТ40/200	50-200

1.2.7. Выбор реле минимального тока

В качестве минимального токового реле в цепях постоянного тока применяют реле контроля тока РЭВ-830.

Выбор производится по минимально допустимому току обмотки возбуждения двигателя. Втягивающие катушки реле изготавливаются на номинальные токи: 1,6; 2,5; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 320; 400; 630 А. При этом реле могут быть отрегулированы на ток втягивания в пределах 30-80% от номинального тока катушки.

1.2.8. Выбор реле напряжения

Защита двигателя от снижения напряжения применяется для предотвращения перегрева двигателя при глубоких уменьшениях напряжения питающей сети.

При коротких замыканиях в сети происходит падение напряжения на двигателе, а ток в якорной цепи возрастет, что приводит к срабатыванию токовой защиты. При перерыве подачи напряжения более 0,5 с самозапуск двигателя станет невозможным благодаря срабатыванию реле напряжения.

В качестве нулевой защиты в двигателях постоянного тока применяются реле напряжения серий ЭРЭ-100, Р100Е, РЭ-500, РЭВ820 и современный отечественный аналог РЭ14.

Реле РЭ14 исполняются одностабильными, и выпускаются с 2 контактами: 1 замыкающий и 1 размыкающий либо 2 замыкающих, или с 4 контактами: 2 замыкающих и 2 размыкающих либо 4 замыкающих. Втягивающие катушки исполняются на номинальные напряжения: 24, 48, 110, 220 В. Реле РЭ14 допускают регулировку напряжения срабатывания в пределах 25..80% от номинального напряжения катушки. Коэффициент возврата реле не нормируется. Потребляемая мощность реле РЭ14 не более 30 Вт, а коммутируемое напряжение и ток – 440 В и 16 А соответственно.

Выбор реле осуществляется по номинальному напряжению катушки, которое должно соответствовать номинальному напряжению питающей сети, и по напряжению и току коммутируемой цепи.

Рис. 1.4. Характеристики напряжения на РПВ и РПН

Так же необходимо выбрать реле противовключения (РПВ и РПН). Обычно сопротивление противовключения R_п равно половине общего сопротивления реостата R. Для такого случая верен график, приведенный на рисунке 1.4.

Сопротивление противо­вклю­че­ния должно вводится при отри­цатель­ных скоростях для ограничения тока якоря двигателя. Как видно из рисунка, при отрицательных скоростях двигателя напряжение на реле будет менее половины номи­наль­ного, а при положительных – более половины номинального напряжения. Следовательно, необ­хо­димо чтобы при отрицательных скоростях присутствовало сопро­тив­ление R_п, а при положительных – отсутствовало. Такое возможно при срабатывании реле при напряжении равном половине номинального, но для надежности работы напряжение втягивание реле выбирают из условия:

. (1.1)

1.2.9. Выбор реле времени

Главной характеристикой реле времени является диапазон выдержки времени. Для схемы электропривода постоянного тока с запуском двигателя в две ступени, время выдержки реле времени можно определить из основного уравнения движения:

, (1.2)

где – момент двигателя, Н∙м;

– статический момент, Н∙м;

– момент инерции, Н∙м².

Для эффективного и безопасного пуска двигателя при номинальной нагрузки задаются следующими токами переключения пускового реостата:

– максимальный ток ;

– ток переключения .

Из курса электрического привода известно, что . Для схемы ДПТ параллельного возбуждения (рис. 1.2), при номинальном напряжении питающей сети, произведение , таким образом, выполняется соотношение: .

Задавшись токами , , находят соответствующие им моменты и .

Решив основное уравнение движения относительно времени , получим:

, (1.3)

где – скорость идеального холостого хода;

– момент короткого замыкания.

Рис. 1.5. Пусковая диаграмма двигателя

Скорость идеального холостого хода можно найти по формуле:

. (1.4)

Для момента короткого замыкания справедливо равенство:

, (1.5)

где – полное сопротивление якорной цепи двигателя.

Величины ступеней пусковых сопротивлений находят по любому методу, известному из курса электропривода.

На практике, приблизительно можно считать, что на первой ступени двигатель разгоняется в течении 0,5 – 3 секунд; время разгона на второй ступени в 3 раза меньше (для двухступенчатого пуска). Причем, чем больше маховые массы механизма и чем меньше передаточное число от двигателя к механизму, тем больше будет время разбега.

Кроме того, выбор реле времени осуществляется по номинальному напряжению катушки и по комму