ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

”УСТРОЙСТВО И МОНТАЖ РЕВЕРСИВНОГО МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ.”

1.1. Цель лабораторной работы.

Ознакомится с конструкцией и принципом работы основных узлов магнитного пускателя, с основными приёмами, применяемыми при монтаже и используемыми при этом приборами измерения.

1.2. Общие положения.

Наиболее распространенным аппаратом для управления и защиты короткозамкнутого асинхронного двигателя является магнитный пускатель. Он позволяет дистанционно включать и отключать двигатель, отключает его при исчезновении напряжения или значительном понижении его уровня, а также при перегрузках и коротких замыканиях в двигателе. Магнитным пускателем называется трёхполюсный контактор, предназначенный для коммутационных операций в цепях нереверсивных потребителей и защиты их от перегрузок при рабочих напряжениях до 660 В и рабочих токах до 150 А.

Если необходимо иметь возможность изменения направления вращения двигателя, применяются реверсивные магнитные пускатели, позволяющие изменять порядок чередования фаз напряжения. Технически реверсивный магнитный пускатель состоит из двух трехфазных контакторов и двух тепловых реле, которые непосредственно соединяются с контакторами. Вся эта система сблокирована между собой при помощи цепи управления таким образом, что может быть включен одновременно только один из контакторов. В противном случае, возникло бы междуфазное замыкание. Прежде чем перейти к рассмотрению конструкции и принципу действия реверсивного магнитного пускателя рассмотрим кратко устройство контактора переменного тока. Конструктивная схема контактора приведена на рис. 1. Для включения контактора необходимо замкнуть цепь приводного электромагнита 1. Якорь 2 притянется к сердечнику и контакты 3, 4 замкнутся. Для отключения контактора приводной электромагнит должен быть обесточен. Возвратная пружина 5 поднимет контактную траверсу. На контактах образуются дуга, которая втягивается в зазор между металлическими пластинами 6 и затем дуга гаснет.

Магнитную систему контакторов переменного тока набирают из тонких изолированных стальных пластинок. Известно, что:

; ; ; ,

т.е. магнитный поток изменяется синусоидально, а сила притяжения якоря пропорциональная квадрату магнитного потока, пульсирует с двойной частотой, не изменяя своего направления, от О до Р_max.

В этих условиях якорь электромагнита под действием возвратной пружины будет дважды в течение каждого периода отрываться от сердечника и вновь притягиваться. Вибрации якоря сопровождается шумом и приводит к износу магнитной системы. Для устранения вибрации полюсы электромагнитов переменного тока снабжают коротко-замкнутыми витками 7, в которых индуктируется ЭДС, появляются токи и соответствующие магнитные потоки, сдвинутые по фазе по отношению к основному потоку на угол, близкий к 90°. При таком устройстве сила притяжения якоря пульсирует от некоторого минимального значения, превышающего силу сопротивления возвратной пружины, до максимального значения Р_max. Таким образом вибрация якоря может быть устранена.

Электрическая принципиальная схема соединения реверсивного магнитного пускателя (МП) приведена на рис. 2. Силовые контакты контакторов К.1.1-К.1.3 и К.2.1-К.2.3 включены параллельно друг другу, однако включаются они в противофазе т.е. соблюдается принцип реверсирования. В каждой фазе МП установлены катушки тепловых реле Т1 и Т2.

Если перегрузка двигателя происходит длительно, например вследствие однофазного режима, то тепловое реле срабатывает с выдержкой времени, которая будет зависеть от значения тока перегрузки. Катушки включений контакторов питаются непосредственно через блокировки контакторов, тепловых реле и контакты кнопок управления от фазного напряжения. Благодаря этому при понижении или пропаже питающего напряжения включенный контактор отпадает и своей блокировкой размыкает цепь питания катушки.

В схеме управления предусмотрены две взаимных блокировки, не позволяющие одновременное включение двух контакторов, т.е. одновременную подачу напряжения на обе включающие катушки. Для предотвращения этого режима применяется электрическая блокировка цепи управления нормально замкнутыми контактами КМ.1.5, КМ.2.5 и кнопками ”ВП”(вперёд) и ”НАЗ”(назад).

Пуск двигателя ”Вперед” осуществляется нажатием кнопки ”ВП”. При этом образуется цепь: контакты теплового реле Т.1.1, Т.2.1– замыкающие контакты кнопки ”ВП”– замкнутые контакты К.2.5 – обмотка электромагнита контактора К1 – замкнутые контакты кнопки ”СТОП”. Замыкаются силовые контакты К.1.1, К.1.2, К.1.3. Двигатель получает прямой порядок чередования фаз. Чтобы при отпускании кнопки ”ВП” (ее контакты возвращаются в разомкнутое состояние) двигатель не остановился, параллельно ей подключены блокировочные контакты К.1.4.

    Пуск двигателя ”Назад” осуществляется нажатием кнопки ”НАЗ”. При этом образуется цепь: контакты теплового реле Т.1.1, Т.2.1– замыкающие контакты кнопки ”НАЗ”– замкнутые контакты К.1.5 – обмотка электромагнита контактора К2 – замкнутые контакты кнопки ”СТОП” . Замыкаются силовые контакты К.2.1, К.2.2, К.2.3. Двигатель получает обратный порядок чередования фаз. Чтобы при отпускании кнопки ”НАЗ” (ее контакты возвращаются в разомкнутое состояние) двигатель не остановился, параллельно ей подключены блокировочные контакты К.2.4.

Выключение контакторов происходит при нажатии кнопки ”Стоп”, срабатываний тепловых реле Т1 и Т2, или размыканий любых замкнутых контактов. Во всех этих случаях прекращается подача питания на катушку одного или другого контактора, и он отпадает. Для включения следует снова нажать кнопку ”ВП” или ”НАЗ”.

1.3 Исполнение лабораторного стенда.

Лабораторный стенд выполнен в виде двух стендов. Стенд 1 питается однофазным напряжением 220 В. Стенд 2 получает питание от 1.

На первом стенде (его общий вид и схема представлены на рис.3 и рис.4 соответственно) смонтированы:

Регулировочный трансформатор (РТ) получает питание от 220В, а на выходе имеет три обмотки на 220 В, 36В, 2 В. Трансформатор (РТ) подключается к сети через автотрансформатор (АТ) для возможности регулирования выходного напряжения и тока. На выходе стенда имеется трехфазное напряжение 36 В, которое получается за счет подключения к одной из фаз конденсатора Ск (рис.3). Трехфазное напряжение необходимо для питания асинхронного двигателя.

Для защиты лабораторного стенда от короткого замыкания в питающую цепь установлен автоматический выключатель (АВ) ВА47-29 (рис.5), он вынесен на лицевую панель, что обеспечивает лёгкий доступ к выключателю при его коммутациях. Основные технические характеристики (АВ):

Тип выключателя - ВА47-29 ;

Номинальное рабочее напряжение, В - ~230/400;

Номинальный рабочий ток, А - 2;

Номинальная частота тока сети, Гц - 50;

Наибольшая отключающая способность, не менее, кА - 4,5;

Конструкция кнопки управления ANE-22 с фиксацией, с подсветкой представлена на рис.6. Для удобства включения и отключения стенда, на его верхней панели установлена кнопка с подсветкой, которая сигнализирует работу стенда.

На рис.7 показан общий вид стенда 2.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель (номинальное напряжение 127 В, обороты на выходе редуктора 76 об/мин) с редуктором типа РД-09 . Направление вращения двигателя можно изменять с помощью реверсивного магнитного пускателя.

Реверсивный магнитный пускатель представляет собой два трехфазных контактора(К), два электротепловых реле(ЭТР) и два блока дополнительных контактов(БК), вся эта система сблокирована между собой при помощи цепи управления таким образом, что может быть включен одновременно только один из контакторов ( общий вид показан на рис.8).

В качестве контакторов(К) используются – малогабаритные контакторы переменного тока серии КМИ(рис.9), предназначены для пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором на напряжение до 660 В. Все исполнения на ток нагрузки до 40 А имеют одну группу замыкающих или размыкающих дополнительных контактов. Обозначения на магнитном пускатели: 1L1,3L2,5L3-вход силовой цепи; 1T1,3T2,5T3-выход силовой цепи; NC,NO-нормально закрытый и нормально открытый контакты соответственно. Серия контакторов КМИ позволяют дистанционно управлять электродвигателями и другими трехфазными потребителями с помощью маломощной катушки.

Основные технические характеристики контакторов:

Тип контактора - КМИ-10911 ;

Номинальное рабочее напряжение, В - ~230/400/660;

Номинальная частота тока сети, Гц - 50;

Номинальный рабочий ток, А - 9;

Основные технические характеристики цепи управления:

Номинальное напряжение катушки управления, В - 230;

Номинальная частота тока сети, Гц - 50;

Диапазоны напряжения управления, В:

срабатывание - (0,8-1,1)Uc;

отпускание - (0,3-0,6)Uc;

Мощность потребления катушки при Uc, ВА - 60;

Время срабатывания, мс:

замыкание - 12-22;

размыкание - 4-19;

Приставки контактные(БК) серии ПКИ на 2 группы контактов предназначены для расширения возможности использования контакторов в системах автоматизации технологических процессов(рис.10). Эти устройства являются необходимой и неотъемлемой частью цепи управления, поскольку контакторы до 40 А данной серии имеют одну группу замыкающих или размыкающих дополнительных контактов, а для цепи управления магнитного пускателя необходимо 2 группы дополнительных контактов. ПКИ является механическим устройством без собственного потребления электроэнергии, коммутирующим своими контактами электрические цепи. Приставка предназначена для использования совместно с контакторами серии КМИ. Монтаж приставки осуществляют защелкой на контакторе серии КМИ. Основные технические характеристики:

Тип приставки - ПКИ-11 (см.рис.10);

Номинальное рабочее напряжение, В - до ~660;

Количество контактов:

замыкающих - 1;

размыкающих - 1;

Электротепловое реле (ЭТР) предназначены для защиты от асимметрии, затянутого пуска, заклинивания ротора и перегрузки электродвигателей(рис.11). Реле является электрическим коммутационным устройством, имеющим собственное потребление электроэнергии. Под действием протекающего тока термобиметаллическая пластина изгибается тем сильнее, чем больший ток по ней протекает. При определенной величине тока (уставки срабатывания) радиус изгиба пластины становиться достаточным для размыкания контактов, через которые подается напряжение питания катушки удержания контактора. Все термобиметаллические пластины воздействуют на размыкающие контакты и происходит отключение нагрузки от сети. Основные технические характеристики:

Тип реле - РТИ-1314 (рис.11);

Номинальное рабочее напряжение, В - до ~660;

Номинальная частота тока сети, Гц - 50;

Диапазон регулирования, А - 7-10;

На верхней панели стенда для возможности включения, отключения и реверсирования асинхронного двигателя установлены 3 кнопки (рис.12). Основные технические характеристики кнопки управления SB-7:

Тип кнопки - SB-7;

Номинальное рабочее напряжение, В - ~230;

Номинальная частота тока сети, Гц - 50;

От всех элементов сделаны необходимые выводы в виде клемм. С помощью набора проводов собирается как силовая схема, так и схема управления. Внутренние соединения стенда показаны на рис.13-14

1.4. Задание к лабораторной работе.

а) Ознакомится со стендом и устройством магнитного пускателя

б) Собрать схему управления и защиты асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя.

в) Проверить правильность работы защитных блокировок управления магнитным пускателем.

г) Определить напряжение включения и отключения контактов

магнитного пускателя.

д) Провести настройку срабатывания тепловых реле на ток 8 А.

1.5. Методические указания по выполнению лабораторной работы.

По пункту а) Разобраться во внутренних соединениях стендов. Нарисовать схему внутренних соединений.

По пункту б) Собрать схему в соответствии с рис.15. После сборки схемы и разрешения преподавателя, включить стенд в работу. Повернуть ручку АТ в крайнее левое положение( по часовой стрелке). Входное напряжение при включении стенда должно быть не менее 200 В. Нажать кнопку "Вперед". Стрелка на валу асинхронного двигателя должна вращаться по часовой стрелке, выключить двигатель нажатием кнопки "Стоп". Нажать кнопку "Назад". Стрелка на валу асинхронного двигателя должны вращаться в обратную сторону, т.е. против часовой стрелке.

По пункту в) При отключенном магнитном пускателе нажимаем одновременно на две кнопки, убедиться, что магнитный пускатель не включается. При включенном магнитном пускателе нажимаем обе кнопки, убедиться, что всегда происходит отключение магнитного пускателя. Таким образом, необходимо убедиться в правильной работе блокировок и что невозможно

одновременное включение двух контакторов. Для этого следует вручную нажать один контактор, другой либо должен отпасть, если был включен, либо не должен включаться.

По пункту г) Включить магнитный пускатель кнопкой "Вперед". Плавно с помощью ручки автотрансформатора опускать напряжение в цепи питания катушек. Заметить напряжение в момент отпадения контактора. То же проделать для другого контактора, т.е. включение производится кнопкой "Назад".

Для определения напряжения включения необходимо с помощью автотрансформатора установить напряжение 160 В. Включить кнопку "Вперед" и плавно повышать напряжение до момента включения контактора. То же проделать для другого контактора, т.е. когда включение производится кнопкой "Назад". Эти опыты следует проводить достаточно быстро, чтобы не перегреть катушки и изолировочный трансформатор значительным током включения катушек контакторов.

По пункту д) Отключить двигатель и замкнуть через амперметр и источник питания 2В первую фазу в которой установлено электротепловое реле (рис.16). Подать на схему управления максимальное напряжение и включить магнитный пускатель. С помощью автотрансформатора установить в цепи ток 9 А.

Определить с помощью часов через сколько мин (с) произойдет отключение магнитного пускателя.

Снова включить магнитный пускатель и установить ток 8,5 А и определить время отключения и т.д. через 0,5 А пока не будет происходить отключение магнитного пускателя в течение не менее 5 мин. Ток отключения электротеплового реле:

, где - последнее значение тока, при котором происходило отключение; - первое значение тока, при котором уже не происходит отключение. Если не лежит в пределах 7,75 << 8,25 А, следует изменить уставку теплового реле. Опыт повторить для теплового реле каждой фазы.

Настройка электротеплового реле.

Реле представлено на рис.17, где: 1-прозрачная крышка; 2-диск установки тока тепловой защиты; 3-место пломбирования; 4-переключатель повторного включения(автоматического или ручного) " ВОЗВРАТ "; 5-кнопка " СТОП "; 6-кнопка " ТЕСТ "; 7-индикатор срабатывания.

Изменение уставки срабатывания реле.

Для изменения уставки срабатывания электротеплового реле открыть прозрачную крышку (1) над диском регулировки уставки. Установить необходимый ток уставки срабатывания реле вращением диска (2). Для предотвращения несанкционированного изменения уставки крышка может быть опломбирована (3).

Выбор автоматического или ручного повторного включения.

После открытия прозрачной крышки можно изменить режим повторного включения поворотом переключателя синего цвета "ВОЗВРАТ" (4). При повороте влево переключатель выводится из зацепления и переходит в режим кнопки, при нажатии которой осуществляется ручное повторное включение. При нажатии на переключатель и повороте вправо выполняется режим автоматического повторного включения. При закрытии крышки переключатель блокируется.

Функция "Остановка".

Функция "Остановка" приводится в действие нажатием кнопки красного цвета "СТОП" (5). При нажатии на эту кнопку изменяется состояние размыкающих контактов 95-96 и не изменяется состояние замыкающих контактов 97-98.

Функция "Тестирования".

Функция "Тестирование" приводится в действие нажатием отверткой на кнопку красного цвета "ТЕСТ" (6). Нажатие этой кнопки имитирует срабатывание реле при перегрузке: изменяет положение размыкающих и замыкающих контактов и включает индикатор срабатывания (7)

1.6. Содержание отчета.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Схему внутренних соединений реверсивного магнитного пускателя.

2. Результаты проверки работы системы управления магнитным пускателем.

3. Результаты определения напряжения отключения и включения контакторов магнитного пускателя.

4. Результаты определения уставки электротепловых реле магнитного пускателя.

5. Анализ полученных результатов.

1.7. Правила техники безопасности.

1. Не проводить сборку схемы под напряжением.

1. Не замыкать накоротко выходные клеммы напряжений на панели первого стенда.

2. Не задерживать ручкой вращение стрелки асинхронного двигателя.

3. Не держать замкнутыми длительно кнопки управления.

4. Не вскрывать стенды и не стучать по ним.

1.8.Рекомендуемая литература для подготовки к лабораторной работе.36В

1. Хевсуриани И.М, Шевченко В.В. Методические указания к лабораторным работам по курсам ”Монтаж и наладка СЭС”, ”Эксплуатация и ремонт электрооборудования СЭС”, Москва МЭИ, 1999.

2. Электрические аппараты. Под редакцией Чунихина А.А. Москва, Энергоатомиздат, 1988г.

3. Электрические и электронные аппараты. Под редакцией Розанова Ю. К. Москва, Энергоатомиздат, 1998г.