Анализ состояния пусковой и защитной аппаратуры производственных установок отделения №1 ООО 'Ударник' Артинского района Свердловской области

Оглавление

Введение

. Анализ состояния пусковых и защитных аппаратов на производственных участках предприятия

. Применение пусковых и защитных аппаратов на зерноочистительном комплексе

3. Характеристика современных пусковых защитных аппаратов

. Расчет и выбор пусковых и защитных аппаратов производственных установок хозяйства

.1 Расчет пусковых и рабочих токов электродвигателей

4.2 Выбор магнитных пускателей

.3 Выбор тепловых реле

.4 Выбор автоматических выключателей

.5 Выбор проводниково-кабельной продукции

5. Составление расчетной схемы силового электрооборудования объекта проектирования

. Рекомендации по замене электрооборудования пусковых и защитных средств в хозяйстве

7. Предложения по применению специальных защитных аппаратов

8. Расчет экономической эффективности замены пусковых и защитных аппаратов

Библиографический список

Введение

В связи с переходом к рыночной экономике, возникла необходимость повысить качество выпускаемой продукции. Одним из направлений решения данной задачи является замена старого оборудования на новое, а именно это направление должно обеспечить значительную часть общего энергосбережения в хозяйстве. Техническое перевооружение сельскохозяйственной инфраструктуры, внедрение современного оборудования и технических средств автоматизации производства продукции растениеводства и животноводства, управляет электроприводами с помощью устройств плавного пуска, частотно управляемые двигатели, а также различные защитные средства автоматики электроприводов.

Так как старое оборудование становиться не рентабельным, потому что его частые поломки приводят к остановке всего технологического процесса. А это все влечет за собой порчу продукции, затраты на ремонт, недовыпуск продукции, потери семенного материала.

На данный момент все актуальнее становиться применение современных средств автоматизации управления различными технологическими процессами. При рассмотрении вопроса связанного с заменой оборудования возникает проблема, способны ли хозяйства на данный момент времени произвести техническое «перевооружение» и какие средства на это выделяются. Данная проблема решается как на уровне области, так и на федеральном уровне.

Свердловское правительство на заседании обсудило программу развития АПК «Уральская деревня» до 2020 года. Ее главная задача программы - повышение качества жизни селян.

«В программе предусмотрены мероприятия, охватывающие все сферы жизни сельских жителей. Она предусматривает выполнение главной задачи, поставленной губернатором Свердловской области - повышение качества жизни на селе. Общий объем финансирования мероприятий комплексной программы составляет 66,3 млрд. рублей. Большая часть суммы, 45,8 млрд. рублей, будут направлены на обеспечение устойчивого функционирования АПК. 4 млрд. рублей будут направлены на модернизацию и инновации в сельском хозяйстве. За счет всех мер будут созданы 11 тысяч рабочих мест, производительно труда увеличится на 34 %, кроме того, увеличится производство молока, скота, птицы и зерна. Необходимо с 60-70% до 90% довести уровень собственной семенной базы. Это наша безопасность и наши конкурентные преимущества», - подчеркнул председатель правительства Свердловской области. Губернатор Евгений Куйвашев провел заседание совета по реализации приоритетного нацпроекта «Развитие АПК». Работа по кадровому обеспечению сельхозпроизводства и улучшению условий жизни селян должна быть активизирована в Свердловской области в ближайшее время.

На развитие растениеводства и животноводства в регионы из федерального бюджета поступит, согласно подписанному распоряжению, 19,2 млрд. рублей и 4,1 млрд. рублей соответственно.

Ну а чтобы обеспечить бесперебойную и качественную работу необходимо применять защиту для электродвигателей.

Для этого существует множество аппаратов, которые способны обеспечить защиту, как по току, так и по напряжению.

Рассмотрению специальных устройств защиты электродвигателей, приводов, технологических установок и посвящена данная дипломная работа.

1. Анализ состояния пусковых и защитных аппаратов на производственных участках предприятия

В хозяйстве в основном применяются электродвигатели серии 4А. Клемные коробки электродвигателей частично не имеют клемных колодок, крышек, герметичных прокладок. Электродвигателя не покрыты антикоррозийным покрытием. Преимущественно мощности всех двигателей соответствуют мощностям рабочих машин. Места соединения электродвигателей с рабочими машинами защищены от случайного прикосновения.

Электродвигатели и водонагреватели являются в хозяйстве основными потребителями электрической энергии. Состояние большинства этих установок не соответствует требованиям ПУЭ и требованиям ПТБ.

Для нагрева воды в хозяйстве применяют водонагреватели типа УАП мощностью 9 кВт. Водонагреватели не имеют предохранительных клапанов, защитных крышек на клемной коробке. Корпуса водонагревателей не покрыты антикоррозийным покрытием. Нагреватели снабжены автоматическими отключающими устройствами на основе биметаллической пластины. Также применяются современные водонагреватели «ARISTON».

Электрокалориферы и электрокотлы в хозяйстве не используются.

Силовые внутренние электропроводки в хозяйстве выполнены в основном кабелями АВВГ 4•6 и НРГ 4•4, проложенными в профиле или стальной трубе. Части силовых проводок, подходящих к электроустановкам защищены металлорукавом частично.

Пусковая и защитная аппаратура во многих электроустановках расположена не в герметичных корпусах, их технические характеристики соответствуют техническим характеристикам электроустановок. Но присутствуют и такие, которые нуждаются в замене на новые современные аппараты отвечающие требованиям. Для защиты электроустановок от токов короткого замыкания и токов перегрузки применяются в большинстве случаев автоматические выключатели серии АП и АЕ. Пусковую аппаратуру представляют пускатели электромагнитные серии ПМЛ, ПМЕ. Аппараты данного типа устарели и практический ушли с рынка продаж в связи с их не конкурентоспособностью в данной отрасли. В настоящее время применяются менее «громоздкие» и компактные аппараты. Обеспечивают надежную защиту по сравнению со старыми. Ниже приведена таблица применения пусковых и защитных аппаратов и использование оборудования на данном объекте. А также требующиеся меры для устранения неполадок.

2. Применение пусковых и защитных аппаратов на зерноочистительном комплексе

Объектом исследования выбран зерноочистительный комплекс, состоящий из:

·        бункеров активного вентилирования БВ-25 в количестве 18 штук;

·        ленточных транспортеров в количестве 4 штуки;

·        ТАУ-0,25 в количестве 2 штук;

·        Норий в количестве 2 штук.

Обследуя данный объект, установлено, что все технологическое оборудование находится в удовлетворительном состоянии. Что нам видно из таблицы расположенной ниже.

Таблица 1. Применения пусковой и защитной аппаратуры на зерноочистительном комплексе.

Вывод: проведя анализ по данной таблице можно сказать что, на данном объекте критическая ситуация оборудование требует замены. И не соответствует требованиям ПУЭ и ПТБ. В некоторых приводах отсутствует защита в частности наличие теплового реле. Что может вывести оборудование из строя и повлечь дополнительные расходы.

3. Характеристика современных пусковых защитных аппаратов

Таблица 2. Характеристика современных пусковых защитных аппаратов.

Вывод: Проведя характеристику современных пусковых и защитных аппаратов можно сказать следующее что, все фирмы, выпускающие, ту или иную продукцию отвечают современным требованиям. Схожи по техническим параметрам и их можно применять все. Выбор и предпочтение приобретения продукции, и ее приобретение находится в свободном доступе, как для частных лиц, так и для крупных сельхозпроизводителей. Каждый руководствуется приобретенным опытом и советам опытных специалистов.

Необходимо правильно выбирать автоматический выключатель. Последовательность выбора такая: по нагрузке, по проводке автомат. Ток автомата должен быть меньше максимального тока проводки.

А - для защиты большой протяженности и электронных устройств.

В - для симметричных цепей общего назначения.

С - для осветительных сетей двигателей и трансформаторов. - для цепей с индуктивной нагрузкой и электродвигателей с большими пусковыми токами.

К - для цепей с индуктивной нагрузкой.- для электронных устройств.

Автоматы серии АЕ. Эти автоматические выключатели лучше не применять, т.к. это устаревший тип автоматических выключателей.

Недостатки:

·        непрочный корпус,

·        невозможность крепления на DIN-рейку

·        сложность замены,

·        отсутствие в некоторых типах (тип 2) электромагнитного размыкателя.

Максимальные токи 10 А, 16 А, 25 А и т.д. до 250 А. Устаревшая конструкция. Автоматы серии ВА Эти автоматические выключатели вполне современные и их можно рекомендовать в качестве замены автоматов серии АЕ. Такие автоматические выключатели можно устанавливать на дин рейку, некоторые производители делают специальные планки-адаптеры для установки автоматических выключателей серии ВА вместо автоматов серии АЕ.

Автоматы Schneider Electric Легко найти изделия на токи 6-63А, с характеристикой С,D, отключающая способность 4,5 кА, количество полюсов 1-3, износостойкость 20000 срабатываний, наработка 10000 часов. По всем характеристикам ничем не лучше хороших отечественных. Отличаются приятным внешним видом и ценой от 130 рублей. Уже вполне можно брать их вместо автоматических выключателей Сименс.

Автоматы АВВ, Legrand, Siemens Можно назвать эти автоматы изделиями премиум класса. Если конечно вы не купили подделку, которых на рынке много. Оригинальные изделия можно отличить по качественной пластмассе корпуса, большем количестве крепежных клепок (5 против 4 у обычных автоматов). Эти автоматы имеют примерно вдвое большую перегрузочную способность по току 6-8 кА, механическую износостойкость и наработку на отказ. Также имеется дополнительный сервис (крышечки, индикаторы и т.д.). Если вы готовы заплатить 5-6 кратную цену за автомат, то это ваш выбор.

Выводы: Хочется заметить, что автоматы конечно важная, но далеко не единственная часть проводки. Если вы выбираете дорогие автоматы, то все остальное (провода, розетки, коробки, щиты, электрики) должно быть примерно той же ценовой категории. Помните, что «где тонко, там и рвется». Если вы не экономите на материалах, то не экономьте на специалистах. Качество проводки очень сильно зависит от соблюдения технологии монтажа.

4. Расчет и выбор пусковых и защитных аппаратов производственных установок хозяйства

.1 Расчет пусковых и рабочих токов электродвигателей

Выписываем технические данные электродвигателей:

Марка двигателя: 4А100S4 У3

Технические данные электродвигателя: I_Н=6, 5

К_i=6,5

K_З=0, 8

Определяем пусковой ток двигателя по следующей формуле:

I_П= I_Н× К_i=6, 5×6, 5=42,2А

Определяем рабочий ток двигателя по следующей формуле:

I_Р = I_Н× K_З=6,5×0,8=5,2А

Аналогично производим расчет других двигателей, данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3. Расчет пусковых и рабочих токов двигателей.

.2 Выбор магнитных пускателей

Произведем расчет и выбор магнитных пускателей:

U_{Н МП}≥ U_НС, U_НС=380В

I_НДВ≤I_НМП, I_НДВ=6,5А

Выбираем пускатель серии: КМЭ0910, I_Н=9А

Аналогично производим расчет магнитных пускателей, данные заносим в таблицу 4.

Таблица 4. Расчет и выбор магнитных пускателей.

.3 Выбор тепловых реле

U_Н.≤U_ТР;

UНС=380 В;

I_НТР≥I_НДВ, I_Ндв=6,5 А.

Выбираем тепловое реле: РТЭ-1310, диапазон регулировки: 4-6А;

Рассчитаем нагревательный элемент: I_НЭ≈I_РДВ; I_Р=5,2А

Выбираем из справочника стандартное значение тока нагревательного элемента: I_НЭ=6А

Аналогично производим расчет тепловых реле, данные заносим в таблицу 5.

Таблица 5. Расчет и выбор тепловых реле.

.4 Выбор автоматических выключателей

Произведем расчет и выбор автоматических выключателей:

U_{Н АВ}≥ U_НС, U_НС=380В; I_НАВ≥К₀×∑I_НУСТ≥ I_НДВ=6,5А;

Выбираем автоматический выключатель: ВА 47-63,3Р12,5А,I_НАВ=12,5А, U_НАВ=400В

Расчет теплового расцепителя: I_НТР≥К_НТР×К₀×∑ I _НР=1,2×6,5=7,8А

Выбираем стандартное значение тока теплового расцепителя: I_НТР=8А

Предел регулирования I_ТР: 0,9×8= 7,2А…1,5×8=12, так как расчетное значение входит в предел регулирования, то тепловой расцепитель выбран правильно.

Рассчитываем электромагнитный расцепитель:I_ЭМР≥К_НЭМР× (К₀ ∑^n-1×I_Р+I_П) = К_НЭМР× I_{П наиб} =1,25×56,2= 70,2А

Выбираем ток отсечки:I_ОТС = 3I_НТР=3×8=24А,

Аналогично производим расчет автоматических выключателей, данные заносим в таблицу 6.

Таблица 6. Расчет и выбор автоматических выключателей.

4.5 Выбор проводниково-кабельной продукции

Так как провода, которые на данный момент находятся, в эксплуатации не отвечают, правилам и нормам ПУЭ. Выполнены алюминиевыми жилами, что на данный момент времени не допустимо. Я произвел расчет и выбор проводов, по допустимому нагреву. Выбираем сечение провода по таблицам, приведенным в ПУЭ, исходя из условия:

Iпров.>3Iн.уст

где I про - ток провода

Расчёт проводов по нагреву для ленточного транспортера:

Находим сопротивление выбранного провода:

R=p×l/S

R=0, 0175×15/4 = 0, 04 Ом

где p- удельное сопротивление меди, l-длина провода

Определяем установившуюся температуру нагрева провода:

Q_y=I×R/cS,

где с - коэффициент теплоотдачи, S-площадь поверхности проводника.

Q _y. = (6, 5× 0, 04)/ (0, 85×3, 75) =0, 08 ⁰C

d=2πR

d=2×3, 14×0, 04=0, 25 мм

S=d×l

S = 0, 25×15=3, 75 мм²

R= S/3, 14

R= 6 /3, 14=1,9Ом

I1=S/Pуст. ×Qy

I1=6 /3000×0, 08=0,025 A

Iобщ = I1+ Iуст. =0, 025+6, 5=6, 52 A

Q=6, 5×0, 04×3600=93,6 Дж

t=Q/10=236/10=93,6 C,

где t - допустимая температура нагрева

Что не превышает допустимую температуру провода с медными жилами 95 ⁰С

Аналогично рассчитываем для остальных проводников, если в процессе расчета температура будет превышать, то необходимо брать большее сечение жилы. Технические данные заносим в таблицу №7

Таблица 7. Выбор проводниково кабельной продукции и сечения проводов.

5. Составление расчетной схемы силового электрооборудования объекта проектирования

Расчетная схема математическая модель замещения элементов электрической сети (линии электропередачи, подстанционное оборудование) электроэнергетической системы с обозначением узлов генерации и нагрузки, объединенных в соответствии с физической последовательностью их соединения в электрической сети.

Правила выполнения принципиальных схем.

. На принципиальной схеме изображаются все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, и все электрические связи между ними, а также электрические элементы (разъемы, зажимы и т.п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям.

. Схемы вычерчивают для изделий, находящихся в отключенном положении. В технических обоснованных случаях допускается отдельные схемы вычерчивать в выбранном рабочем положении с указанием на поле схемы режима, для которого вычерчены эти элементы.

. Элементы на схеме изображают в виде условных графических обозначений.

. Размеры условных графических обозначений приведены в ГОСТ 2.747-68. Элементы, размеры которых не установлены ГОСТ 2.747-68, должны вычерчиваться в размерах, в которых они выполнены в соответствующих стандартах. При вычерчивании схем, насыщенных условными графическими обозначениями, допускается вес значения пропорционально уменьшать, при этом расстояние (просвет) между двумя соседними линиями условного графического обозначения должно быть не менее 0,8 мм. При вычерчивании иллюстрированных схем на больших форматах допускается все условно графические обозначения пропорционально увеличивать. Допускается размеры обозначений отдельных элементов увеличивать, если требуется подчеркнуть особое назначение этих элементов. Допускается размеры условно графических обозначений увеличивать при вписывании в них поясняющих знаков. При изображении элементов с большим количеством выводов (например, многоотводные резисторы) допускается изменять размеры их обозначений по сравнению с приведенными в стандартах, не нарушая ясности схемы.

Условные графические обозначения элементов, используемых как составные части более сложных элементов, допускается изображать уменьшенными по сравнению с остальными элементами для сокращения общих размеров условных графических обозначений (например, резистор в ромбической антенне).

. Условные графические обозначения элементов вычерчивают на схеме линиями той же толщины, как это изображено в стандартах на условные графические обозначения. Толщину линий всех условные графических обозначений элементов допускается выполнять равной толщине электрической связи.

. Условные графические обозначения элементов вычерчивают на схеме либо в положении, в котором они изображены в соответствующих стандартах, либо повернуты на угол кратный 90° по отношению к этому положению, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. В остальных случаях допускается условные графические обозначения поворачивать на угол, кратный 45°.

Условные графические обозначения в схемах выполняют совмещенным или разнесенным способом.

. При совмещенном способе составные части элементов по схеме совместно, т.е. в непосредственной близости друг от друга.

. При разнесенном способе условные графические обозначения составных частей элементов располагают в разных местах схемы таким образом, чтобы отдельные цепи изделия были изображены наиболее наглядно. Разнесенным способом допускается вычерчивать как всю схему, так и отдельные элементы. При построении схем электрического оборудования рекомендуется пользоваться разнесенным способом. При этом условные графические обозначения элементов и их составных частей, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой. А отдельные цепи - одну под другой, образуя параллельные строки (строчный способ выполнения схемы). Допускается располагать строки на схеме и в вертикальном положении. При выполнении схемы строчным способом допускается для облегчения нахождения элементов на схеме нумеровать параллельные строки

Рис 1. Фрагмент выполнения расчетной схемы.

6. Рекомендации по замене электрооборудования пусковых и защитных средств в хозяйстве

Защита двигателей

Двигатель обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. Двигатель размещается так, чтобы он был неразделимо связан с нагрузкой в виде привода. С другой стороны, двигатель подвержен внутренним механическим нагрузкам, поскольку в его конструкции имеются подвижные детали. Всего лишь один не пригодный к эксплуатации двигатель может быть причиной нарушения всего технологического процесса.

Современные двигатели имеют значительно оптимизированные характеристики, что снижает риск работы в ненормальном режиме; так, например, речь идет об относительно хрупких электроприемниках, требующих организации надлежащей защиты. Используются асинхронные двигатели (главным образом, двигатели с беличьей клеткой или с фазным ротором) либо синхронные двигатели (двигатели возбуждения ротора постоянным током).

Вопросы защиты синхронных двигателей аналогичны особенностям организации защиты асинхронных двигателей, куда можно отнести и функции защиты генераторов.

Виды повреждений

Возможные повреждения двигателей:

·        повреждения, связанные с ненормальным режимом работы;

·        нарушение питания;

·        внутренние повреждения двигателя.

Повреждения, связанные с ненормальным режимом работы:

.        Перегрузка

Если потребляемая мощность больше номинальной, то в двигателе возникает ток перегрузки, и увеличиваются потери, что приводит к повышению температуры.

.        Затянутый и слишком частый пуск

При пуске двигателя возникает значительный ток перегрузки, который допустим только в течение короткого промежутка времени. Слишком частый или затянутый пуск, возникающий в силу недостаточного промежутка между вращающим моментом и моментом нагрузки, неизбежно приводит к недопустимому нагреву.

.        Блокировка

Речь идет о резкой остановке вращения, возникшей по какой-либо причине, связанной с механическим приводом. Двигатель потребляет пусковой ток и остается блокированным при нулевой частоте вращения. Вентиляции не происходит и очень быстро наступает перегрев двигателя.

Сброс нагрузки

Отказ насоса или разрыв соединения приводят к работе двигателя в режиме холостого хода, что не оказывает непосредственного вредного влияния на двигатель. Но при этом сам насос очень быстро приходит в негодность.

Нарушение питания.

.        Прекращение подачи питания

Данный вид повреждения приводит к тому, что двигатель работает в режиме генератора, поскольку инерция нагрузки привода велика.

.        Снижение напряжения

Снижение напряжения приводит к уменьшению вращающего момента и скорости: замедление двигателя вызывает увеличение тока и потерь. Таким образом, происходит перегрев двигателя.

.        Небаланс. Иногда возникает несбалансированность системы трехфазного питания, поскольку:

·        источник энергии (трансформатор или генератор переменного тока) не производит симметричное трехфазное напряжение;

·        другие потребители не представляют собой симметричную нагрузку и возникает несбалансированное питание сети;

·        из-за плавления предохранителя двигатель получает питание по двум фазам;

·        опрокидывание фазы вызывает изменение направления вращения ротора двигателя.

В результате несбалансированного питания возникают составляющие обратной последовательности, что приводит к весьма значительным потерям и, следовательно, к быстрому перегреву ротора.

.        Восстановление подачи напряжения

После отключения питания двигателя; двигатель поддерживает напряжение нулевой последовательности, что может привести к возникновению тока перегрузки при повторном пуске и даже к механическому разрыву привода.

Внутренние повреждения двигателя

.        Межфазное короткое замыкание

Такое короткое замыкание может быть большей или меньшей силы в зависимости от места повреждения в обмотке и наносит значительный ущерб двигателю.

.        Замыкание на корпус статора

Амплитуда тока повреждения зависит от режима работы нейтрали сети питания и от места повреждения в обмотке. В случае межфазного короткого замыкания и замыкания на корпус статора требуется перемотка обмоток двигателя и, кроме того, замыкание на корпус может привести к непоправимым повреждениям магнитопровода.

.        Замыкание на корпус ротора (для двигателей с фазным ротором)

Нарушение изоляции ротора может быть причиной короткого замыкания между витками обмотки, когда возникает ток, создающий перегрев в месте повреждения.

.        Перегрев подшипников вследствие их износа или недостатка смазки.

.        Потеря возбуждения

Этот вид повреждения относится к синхронным двигателям; двигатель работает в асинхронном режиме, но его ротор подвергается значительному нагреву из-за неправильного расчета параметров.

Функции защит: 0

.        Перегрузка

Перегрузка контролируется:

§  либо с помощью максимальной токовой защиты с зависимой выдержкой времени (ANSI 51);

§  либо с помощью тепловой защиты (ANSI 49RMS); тепловая защита основана на определении нагрева, вызываемого потребляемым током;

§  либо с помощью датчиков температуры (ANSI 49Т).

.        Затянутый пуск и блокировка ротора

Одна и та же функция обеспечивает эти две защиты (ANSI 48-51LR).

Для защиты от затянутого пуска мгновенная уставка тока устанавливается меньше значения пускового тока, который определяется по истечении выдержки времени, начинающейся при включении двигателя; данная выдержка времени устанавливается больше нормальной продолжительности пуска.

При блокировке ротора защита срабатывает вне пускового периода, когда значение тока больше уставки с выдержкой времени.

.        Слишком частые пуски

Соответствующая защита (ANSI 66) основана на подсчете количества пусков в течение определенного промежутка времени и разнесенности по времени этих пусков.

.        Изменение частоты вращения

Измерение частоты вращения механическим способом непосредственно на валу электрической машины также позволяет обеспечить дополнительную защиту.

Защита по минимальной частоте вращения (ANSI 14) основана на контроле пониженной или нулевой частоты вращения, возникающей в результате механической перегрузки или блокировки ротора. С помощью защиты по максимальной частоте (ANSI 12) определяется работа "вразнос" электрической машины или нарушение синхронизма синхронных двигателей.

.        Потеря питания

Потеря питания обнаруживается с помощью функции направленной защиты активной мощности (ANSI 32Р).

6.      Снижение напряжения

Контроль напряжения выполняется с помощью защиты минимального напряжения прямой последовательности с выдержкой времени (ANSI 27D).

Уставки напряжения и выдержки времени регулируются с учетом селективности с защитами от коротких замыканий в сети и допусков на нормальное снижение напряжения, например, при пуске двигателя. Эта защита может быть общей для нескольких двигателей, подсоединенных к одному щиту.

.        Небаланс

Защита основана на измерении тока обратной последовательности с зависимой или независимой выдержкой времени (ANSI 46).

Направление вращения фаз определяется путем измерения максимального напряжения обратной последовательности (ANSI 47).

.        Восстановление питания

Напряжение, поддерживаемое вращающимися машинами, определяется с помощью защиты минимального напряжения, однофазной (ANSI 27R), разрешающей повторное включение для восстановления питания, если напряжение меньше уставки.

.        Межфазное короткое замыкание

Такое короткое замыкание обнаруживается с помощью максимальной токовой защиты в фазах с выдержкой времени (ANSI 50 и 51). Уставка тока регулируется больше значения пускового тока и устанавливается очень малая выдержка времени, чтобы защита была не чувствительна к первым пикам тока включения.

Если соответствующий выключатель является контактором, он имеет предохранители, обеспечивающие защиту от коротких замыканий.

Для двигателей большой мощности используется дифференциальная защита по высокому полному сопротивлению или процентной характеристике (ANSI 87М) (рис. 1). Как вариант, при надлежащем согласовании соединений со стороны нейтрали и использовании трех суммирующих трансформаторов тока с помощью простой максимальной токовой защиты (ANSI 51) обеспечивается устойчивое и точное выявление внутренних повреждений (рис. 2).

.        Замыкание на корпус статора

Выбирается защита в зависимости от режима заземления нейтрали. Требуется высокочувствительная защита для ограничения повреждений магнитопровода.

В случае глухозаземленной нейтрали или заземления нейтрали через активное сопротивление с помощью максимальной защиты по току нулевой последовательности с выдержкой времени (ANSI 51N/51G) обеспечивается защита основных обмоток.

В случае с изолированной нейтралью с помощью защиты максимального напряжения нулевой последовательности (ANSI 59N) обеспечивается определение смещения нейтрали. Если отходящий фидер двигателя с емкостной (длинный кабель), используется максимальная направленная токовая защита на землю (ANSI 67N).

.        Замыкание на корпус ротора

С помощью устройства для постоянного испытания изоляции путем подачи переменного или постоянного тока проверяется возможное нарушение изоляции обмотки ротора.

.        Перегрев подшипниковПроводится измерение температуры подшипников с помощью термометров (ANSI 38).

Таблица 8. Рекомендации по уставкам.

Устройство плавного пуска электродвигателя (софтстартер <#"791253.files/image002.gif">

Рис. 2 Утечка тока выражается в возникновении дифференциального тока повреждения id

Присутствие дифференциального тока нулевой последовательности означает повреждение изоляции между проводом под напряжением и корпусом или землей. При возвращении к источнику этот ток проходит по неправильному пути, главным образом, через землю.

«Защитное устройство» обычно связано с выключателем (прерыватель, разъединитель, контактор) для обеспечения автоматического отключения поврежденной цепи.

«Дифференциальная защита»

Общеупотребительный термин «защита» состоит из одного или нескольких измерительных устройств, функцией которых является обнаружение разности между входным током и выходным током, в какой/либо части установки: линия, кабель, трансформатор или агрегат (генератор, двигатель и т.д.).

Эта защита, прежде всего, используется в сетях среднего и высокого напряжения. Есть дифференциальная защита от замыкания на землю (ток нулевой последовательности), для защиты от повреждения изоляции (рис. 3).

Рис. 3. Дифференциальная защита от замыканий на землю.

Дифференциальная защита по току для обеспечения защиты от межфазных замыканий (см. рис. 4).

Рис. 4. Дифференциальная защита от замыканий на землю.

Схема TN может иметь либо вариант TN/C*, либо вариант TN/S

Защитный проводник РЕ и рабочий нулевой проводник N совмещены.

Защитный проводник РЕ и рабочий нулевой проводник N прокладываются отдельно и нигде не объединяются.

а) заземление корпусов приборов;) равность потенциалов.

Общие правила

Независимо от схемы заземления нейтрали, выбранной для установки, в соответствии со стандартами требуется соблюдать следующее:

·        корпус каждого используемого прибора и агрегата должен быть заземлен с помощью провода защиты;

·        корпуса оборудования, к которому необходим одновременный доступ, должны иметь один и тот же заземлитель;

·        выключатель должен производить автоматическое отключение всех частей установки, где возникает опасное напряжение прикосновения;

·        время отключение этим устройством должно быть меньше максимального установленного времени

Защитные устройства УЗО используются в бытовых и промышленных электрических установках. Их применение определяется нормами и, главным образом, стандартом МЭК 60364 (во Франции стандарт NF C 15/100). Данный стандарт официально устанавливает, в частности, три основные схемы заземления электрической сети: схемы заземления или схемы SLT, еще иногда именуемые «режим работы нейтрали», в той или иной степени, используемые в зависимости страны применения. И для каждой из этих схем стандартом более точно определяется использование защитных устройств УЗО, поскольку опасность поражения электрическим током, в значительной мере, зависит от выбора схемы заземления нейтрали. Стандартом также предусмотрены основные меры предосторожности, соблюдение которых, при нормальном режиме эксплуатации, значительно уменьшает риск поражения электрическим током, например:

·        удаление на расстояние и ограждение;

·        изоляция (приборы класса II) и применение трансформаторов безопасности;

Рис 5. Три основные схемы заземления или SLT являются схемами ТТ, TN и IT, установленными стандартом МЭК 60364/3.

Схема TN может иметь либо вариант TN/C*, либо вариант TN/S**

Устройство защитного отключения УЗО 6кА 2P 63А/30мА (электромеханическое) EKF.

Устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к открытой проводке или к электрооборудованию, оказавшемуся под напряжением, и для предотвращения возгорания, возникающего вследствие длительного протекания токов утечки и развивающихся из них токов короткого замыкания.

Для защиты потребителей от токов перегрузки и короткого замыкания необходимо использовать УЗО совместно с автоматическими выключателями.

Преимущества УЗО производства EKF:

·    Контакты из бескислородной меди с содержанием серебра.

·        Корпус из не поддерживающей горение пластмассы.

·        Электромеханические и электронные УЗО.

·        Подключения посредством гребенчатой и U-образной шины.

·        Работа при -25. °С

·        Срок эксплуатации УЗО составляет более 20 лет;

·        Гарантийные обязательства на оборудование составляют 5 лет.

Принцип действия.

В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, по проводникам силовой цепи, проходящим сквозь окно магнитопровода, протекают рабочие токи нагрузки. Эти токи наводят в магнитном сердечнике равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки. Результирующий магнитный поток равен нулю, следовательно, ток во вторичной обмотке также равен нулю. Вся система находится в состоянии покоя и УЗО остается во включенном положении. При возникновении тока утечки (например, утечки на землю или прикосновении человека к токоведущим частям ЭУ) - баланс токов в питающих проводниках, а следовательно и магнитных потоков в сердечнике, нарушается и во вторичной обмотке (ДТТ) появляется трансформированный дифференциальный ток. Пропорциональное этому току напряжение подается на вход электромагнита (через усилитель - электронный) расцепления контактов 6 и если это напряжение превышает значение уставки, электромагнит тем самым отключает защищаемую цепь от питающей сети.

Технические характеристики:

Предельная коммутационная способность: кА 6,0

Коммутационная износостойкость кол-во циклов: 2500

Механическая износостойкость: кол-во циклов 10000

Сечение подключаемого провода: мм² от 1 до 25

Момент затяжки: Н∙м 2,5

Номинальное фазное напряжение частотой: 50 Гц, В 240

Номинальное линейное напряжение частотой: 50 Гц, В 415

Тип УЗО: АС

Класс УЗО: электронное, электромеханическое.

Расположение нейтрали с правой стороны.

Степень защиты: IP 20

Степень защиты аппарата в модульном шкафу: IP 40

Время отключения при номинальном отключающем дифференциальном токе, не более с 0,04

Климатическое исполнение: УХЛ4

Диапазон рабочих температур: °С от -25 до +40

Категория применения: А

Устройство токовой защиты двигателя УЗД-7М

Назначение изделия:

Микропроцессорное устройство защиты двигателя УЗД-7М предназначено для защиты трехфазных электродвигателей путем их аварийного отключения или предотвращения включения в случае обнаружения неисправности. Устройство непрерывно осуществляет контроль потребляемых двигателем токов, а также формирует предварительную команду на запрет его включения в случае пониженного сопротивления изоляции обмоток двигателя или кабеля, соединяющего магнитный пускатель с двигателем.

Рис. 6. Временная характеристика срабатывания Устройства защитного отключения.

Выполняемые функции защиты:

·        интеллектуальная токовая защита по всем фазам, в том числе:

• защита от перегрузки по току;

• защита от тепловой перегрузки двигателя (на основе тепловой модели);

• защита от холостого хода и обрыва фаз;

• защита от перекоса фазных токов;

·        защита от включения двигателя при нарушении изоляции обмоток.

Дополнительные функции:

·        сигнализация о начале перегрузки;

·        индикация причины отключения;

·        задержка повторного включения нагрузки после устранения аварии;

·        блокировка повторного включения при тяжелых авариях;

·        возможность оперативного изменения параметров защиты;

·        защита от несанкционированного изменения настроек;

·        дистанционный контроль состояния двигателя.

Общие технические характеристики устройства:

Напряжение питания устройства номинальное: 220В;

Рабочий диапазон напряжений питания устройства: 176 - 264В;

Потребляемая мощность: не более 4 Вт;

Количество каналов контроля тока: 3;

Погрешность измерения тока: не хуже ± 3 %*

Максимальная длина проводов между устройством и датчиками тока: 1,5 м;

Минимальное время срабатывания защиты от перегрузки: не более 10 мс;

Порог аварийного срабатывания по сопротивлению изоляции: 0,9 - 1,3 МОм;

Гистерезис по порогу "Изоляция": 140 - 170 кОм;

Вид испытательного сигнала на клемме: "Контроль изоляции" постоянное напряжение +200В относительно нейтрали;

Ток в цепи контроля изоляции: не более 600 мкА;

Суммарное время готовности устройства после подачи напряжения питания при кондиционном сигнале от всех датчиков: не более 3с;

Тип исполнительных выходов: контакты, реле;

Максимально допустимое коммутируемое переменное напряжение: 250В;

Максимально допустимое коммутируемое постоянное напряжение: 125В;

Максимально допустимый коммутируемый ток: активная нагрузка 8А;

Максимально допустимый коммутируемый ток: индуктивная нагрузка 2А;

Минимально допустимый коммутируемый ток: 0,005А;

Диапазон рабочих температур: - 40 - + 55 ^oС;

Допустимая относительная влажность воздуха: не более 80% без конденсации;

Степень защиты: IP 20;

Габариты: 105х86х60 мм;

Масса устройства без датчиков: не более 400 г;

Описание работы устройства

Работа устройства защиты основана на измерении мгновенных значений токов фаз и цифровой обработке результатов измерений. При этом для обеспечения точной работы токовых защит независимо от формы протекающих токов производится вычисление действующих значений этих токов. Дополнительно к токовым защитам осуществляется контроль изоляции обмоток. После подачи питания устройство производит тест индикации и делает выдержку для окончания переходных процессов в измерительных цепях. Затем начинается опрос датчиков и производится контроль сопротивления изоляции. Если сопротивление изоляции обмоток находится в допустимых пределах, то устройство включает реле, разрешая пуск двигателя. Контроль сопротивления изоляции прекращается на время работы двигателя. Измерение токов фаз и опрос датчиков производится непрерывно, независимо от того, разрешен пуск двигателя или нет. Если обнаружена какая-либо аварийная ситуация, устройство делает выдержку времени (выдержка зависит от типа аварии) для исключения ложных срабатываний, после чего отключает реле, гасит индикатор работа и показывает причину аварийного отключения. При обнаружении нескольких аварийных ситуаций будут светиться несколько индикаторов, а на дисплее будет показан код наиболее тяжелой аварии из произошедших. В таком состоянии устройство будет находиться неограниченно долго, до отключения питания либо устранения причины аварии. Аварии по изоляции, тепловой перегрузке, напряжению питания сбрасываются автоматически при устранении их причины, остальные аварии считаются критическими, поэтому автоматический повторный пуск после них запрещен. Если авария сбрасывается, индикатор аварии начинает мигать (память аварий) и после отсчета заданного в настройках времени устройство повторно включает нагрузку (если это разрешено настройками).

Количество автоматических повторных пусков ограничено тремя пусками в течении 10 минут. Если после трех пусков авария вновь возникает и сбрасывается, то пуск двигателя будет запрещен, пока не пройдет 10 минут с момента сброса аварии или не будет отключено питание УЗД.

Функции защиты

Устройство защиты двигателя УЗД-7М реализует следующие функции защиты:

− защита от короткого замыкания (участок 1 на рисунке 7);

− защита от перегрузки по току (участок 2 на рисунке 7);

− защита от тепловой перегрузки (участок 3 на рисунке 7);

− защита от холостого хода и обрыва фаз (участок 4 на рисунке 7);

− защита от перекоса фазных токов;

− защита от включения двигателя при нарушении изоляции.

Функции токовой защиты формируют токовременную характеристику. Вид токовременной характеристики показан на рисунке 7 обозначено:н - номинальный ток двигателя;- типовая кривая пуска электродвигателя;- минимальный ток отключения при КЗ;- минимальное время отключения при КЗ;- минимальный ток отключения при перегрузке;- минимальное время отключения при перегрузке;- максимальный ток отключения при недогрузке;

t4 - минимальное время отключения при недогрузке.

Рис. 7. Токовременная характеристика.

Реле контроля трехфазного напряжения

Назначение.

Реле контроля трехфазного напряжения предназначено для контроля наличия, «слипания» и порядка чередования фаз в цепях трехфазного напряжения в сетях с нейтралью, а также для контроля снижения (превышения) напряжения ниже (выше) установленного порога. Имеются регулировки порогов контролируемого напряжения. Предназначено для применения в электрических щитах АВР и др.

Реле контроля напряжения в 3-фазных сетях HRN-43, применяется для контроля минимального (U min) и максимального (U max) уровней напряжения в пределах 138 - 276V (система 3×400/230V с нейтралью) или 240 - 480V (система 3×400V, без нейтрали), ассиметрии фаз, последовательности и обрыва фаз.

Особенности реле контроля напряжения в 3-фазных сетях HRN-43:

·              гальванически изолированное питание AC 400V, AC 230V, AC/DC 24V;

·              функция "MEMORY" - для возвращения из аварийного режима в нормальный, нужно нажать кнопку "RESET" на передней панели устройства;

·              два выходных реле, с возможностью выбора функций второго реле (независимо/параллельно);

·              фиксированная (t1) и настраиваемая (t2) задержка времени;

Таб. 9. Технические характеристики реле контроля защиты HRN-43

Рис 8. Подключение реле контроля напряжения HRN-43

7. Предложения по применению специальных защитных аппаратов

При выборе защиты для двигателей я остановился на следующих аппаратах защиты. Все они различны по цене и по качеству.

При их рассмотрении я пользовался техническими характеристиками данных аппаратов.

Устройство защитного отключения данный аппарат предназначен для защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к открытой проводке или к электрооборудованию, оказавшемуся под напряжением, и для предотвращения возгорания, возникающего вследствие длительного протекания токов утечки и развивающихся из них токов короткого замыкания. Он обеспечит защиту сети, но не обеспечит защиту от неполнофазного режима работы, это вполне хорошее устройство защиты, но для защиты двигателя оно, будет, применимо не так эффективно как этого требуют нормы и правила.

Дифференцированный автоматический выключатель это аппарат, который представляет собой сочетание автоматического выключателя и устройства защитного отключения. Он хорош при токах утечки, коротких замыканиях, токах перегрузки, и для защиты сети. Но не обеспечивает защиту, от неполнофазного режима, от резких скачков напряжения.

Реле контроля трехфазного напряжения предназначено для контроля наличия, «слипания» и порядка чередования фаз в цепях трехфазного напряжения в сетях с нейтралью, а также для контроля снижения (превышения) напряжения ниже (выше) установленного порога. Данный аппарат осуществляет следующий контроль: контроль по напряжению в установленных рамках, отдельно по каждой фазе, защищает от перегрузки, токов короткого замыкания, от резких скачков, как тока, так и напряжения. В случае выхода какого-то параметра из строя, то защита срабатывает мгновенно. В сельских сетях происходят частые скачки напряжения, что может повлиять на качество выпускаемой продукции.

Устройство защиты двигателя это устройство осуществляет защиту двигателя по следующим параметрам: защита по току, защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания. Защищает двигатель, от выхода его из строя, что не могут осуществить аппараты перечисленные выше. Этот аппарат предупреждает о том, что тот или иной элемент схемы неисправен, и чтобы это не повлекло

более больших последствий, а в дальнейшем это затраты на ремонт, а в худшем случае это остановку всего технологического процесса, что приведет к порче продукции, недополучении прибыли, где хозяйство понесет потери.

Данное устройство защиты я бы посоветовал установить на такие агрегаты как нории, так как основная нагрузка идет на них. Потому что на данном типе объекта происходит обработка, как семенного материала, так и на корм животным. Продукция с полей поступает различная, то есть она может быть как сухой, так и сырой. А подача в норию идет не равномерно, что может привести к выходу из строя электродвигателя. Чтобы этого не произошло я и предлагаю устройство защиты двигателя. Оно сообщит оператору, о какой- либо неполадке, а в конечном случае остановит процесс в целом до устранения неполадок.