Билет №24

1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах

2. Конденсаторы. Эксплуатация. Безопасность.

КОНДЕНСАТОРЫ.

Схематическое устройство простейшего (так называемого плоского) конденсатора показано на рис 24.1. Как видно из рис 24.1 простейший конденсатор состоит из двух близко расположенных металлических пластин (обкладок), между которыми находится воздух или какой-нибудь другой диэлектрик (слюда, фарфор, бумага и т.д.). На этих пластинах можно накопить значительно большее количество электричества, чем на таких же пластинах, находящихся одна от другой на большом рас­стоянии. Это объясняется тем, что разноименные заряды, которые мы можем сообщить пластинам конденсатора, притягиваются и удерживают друг друга.

Рис 24.1 Устройство плоского конденсатора.

Чем меньше расстояние между пластинами, тем взаимодействие зарядов сильнее и тем большее количество электричества может накопить конденсатор (т. е. емкость конденсатора больше). Оче­видно также, что чем больше поверхность пластин конденсатора, тем больше его емкость.

Кроме того, опытным путем установлено, что емкость конденсатора прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика, находящегося между пластинами конденсатора.

Все сказанное позволяет записать следующую формулу для определения емкости плоского конденсатора:

где С - емкость конденсатора в фарадах (Ф):

S - поверхность одной из пластин конденсатора в квадратных метрах(м²):

d - расстояние между пластинами в метрах (м);

ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

ε₀ - относительная диэлектрическая проницаемость вакуума.

3. Виды и причины повреждений пускорегулирующей аппаратуры.

Пускорегулирующие и защитные аппараты

В системах управления электроприводами широко применя­ют электромагнитные аппараты (контакторы, магнитные пус­катели, автоматические выключатели), позволяющие автомати­чески и дистанционно коммутировать силовые цепи.

Контакторы - двухпозиционные аппараты с самовозвратом, предназначенные для частых коммутаций токов, не превышаю­щих токи перегрузки, и приводимые в действие двигательным приводом. Они могут быть выполнены с прямоходовой магнит­ной системой и поворотным якорем.

К контакторе поворотного типа (рис. 4.3) при нажатии кноп­ки «Пуск» на зажимы обмотки 1 приводного электромагнита подается напряжение и по обмотке протекает ток, создающий магнитный поток Ф. Последний создает усилие, направленное на преодоление сил возвратной 11 и контактной 9 пружин, ко­торое притягивает якорь 10 к сердечнику 2. Подвижный контакт 5 притягивается к неподвижному 5 и главный контакт замыка­ется, подключая нагрузку к сети. Одновременно с помощью вспомогательного контакта 12 шунтируется кнопка «Пуск», и при ее отпускании цепь обмотки 1 не разрывается, а контактор остается во включенном состоянии. Вспомогательный контакт 12 может быть использован не только для шунтирования кноп­ки «Пуск», но и для включения электрических цепей различных

аппаратов.

Для создания давления подвижного контакта на неподвиж­ный служит контактная пружина 9, которая одновременно сни­жает вибрации (отскоки) подвижного контакта при ударе о неподвижный. За нормальное положение электромагнитного аппарата принимают такое, при котором в катушке электромаг­нита не течет ток или отсутствует механическое воздействие на аппарат.

При разрыве цепи обмотки приводного электромагнита под­вижная система под действием возвратной пружины 11 прихо­дит в нормальное положение. При этом при расхождении глав­ных контактов возникает дуга Д, которая гасится в дугогасительной камере 7, имеющей изоляционные перегородки 6, растягивающие дугу и увеличивающие ее сопротивление. Для быстрого выхода дуги с контактов в камеру имеется система магнитного дутья, состоящая из обмотки 3, расположенной на стальном сердечнике 4.

Система магнитного дутья создает магнитное поле, с которым взаимодействует ток дуги. Возникающая электромагнитная сила ускоряет перемещение дуги (проводника с током) с контактов в дугогасительную камеру и способствует ее интенсивному ох­лаждению изоляционными стенками камеры и гашению.

В зависимости от рода тока (постоянного или переменного), питающего катушку, магнитная система имеет конструктивные особенности. В контакторах постоянного тока сердечник цель­ный, а в контакторах переменного тока - шихтованный из электротехнической стали. Это обеспечивает уменьшение вихревых токов и уменьшение потерь в сердечнике. У контакторов постоянного тока притягивающее усилие создается постоянным, а у контакторов переменного тока - пульсирующим магнитным потоком. Во избежание вибрации якоря под действием пульси­рующего магнитного потока в магнитной системе.предусматри­вается короткозамкнутый виток из меди или латуни. Наличие такого витка создает сдвиг по фазе в пульсирующих магнитных потоках, воздействующих на якорь, обеспечивая его устойчивое притяжение.

Магнитные пускатели - электрические аппараты, предназна­ченные для пуска, реверса, отключения и защиты электродвига­телей. Для управления асинхронными двигателями небольшой мощности используют магнитные пускатели с прямоходовой подвижной системой.

Пускатели серии ПМЛ предназначены для дистанционного прямого пуска и остановки трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Эти пускатели защищают двига­тель от перегрузки с помощью теплового реле и от токов, воз­никающих при обрыве одной из фаз. Контакторы пускателей, изготовляемые на напряжение 380 В и токи 10 - 63 А, имеют прямоходовую систему Ш - образного типа, а на токи 80 - 200 А - П-образного типа.

Управление асинхронными двигателями средней мощности (17 - 75 кВт) при напряжении 380 и 500 В осуществляют с по­мощью магнитных пускателей серии ПАЕ, имеющих подвижную систему поворотного типа (рис. 4.4,6). Пускатель собирают на металлическом основании 1. Неподвижные контакты 2 размещены внутри изоляционных камер W, подвижные 9 мостикового типа - на якоре 6. Нажатие контактов осуществляется пружинами 8, а двукратный разрыв цепи улучшает условия га­шения дуги.

Неподвижный магнитопровод 4 с обмоткой 5 установлен на амортизирующей пружине 3. Подвижная система пускателя воз­вращается в отключенное положение за счет силы тяжести и пружины 7. Во избежание вибрации якоря в магнитопроводе установлен короткозамкнутый виток. Для защиты двигателей от перегрузки в пускателях используют встраиваемые тепловые

реле 11.

Отечественная промышленность выпускает магнитные пуска­тели во взрывозащищенном исполнении серий ПМ701А на но­минальный ток 250 А и ПМ702А на 256, 100 А.

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для включения и отключения электрических цепей и электро­оборудования, а также для защиты при коротких замыканиях и перегрузках.

Выключатели серии А3700, различных модификаций на номи­нальные токи от 40 до 630 А имеют полупроводниковый и электромагнитный расцепители максимального тока с уставка­ми тока от 400 до 6300 А. При отключении автомата (рис. 4.5) сначала размыкаются главные контакты 3, 4, а затем дугогасительные контакты 1. Дуга, образовавшаяся в результа­те коммутации токовой цепи, гасится в дугогасительной камере. Для получения надежного контакта разрывные и главные кон­такты имеют контактные пружины 2.

Для включения автомата необходимо нажать на рукоятку 11 (ручной привод) или подать напряжение на электромагнит 10 (дистанционное включение), который с помощью рычагов 12 поворачивает основную несущую деталь 5 в рабочее положение. При этом отключающая пружина 13 растягивается, и вся систе­ма встает на защелку 6.

Автомат обеспечивает защиту электрооборудования от корот­кого замыкания и минимального напряжения. При прохожде­нии тока короткого замыкания катушка 8 максимального рас­цепите л я воздействует на катушку с подвижным сердечником и выбивает защелку 6. Под действием отключающей пружины 13 автомат разрывает коммутируемую цепь.

Минимальный расцепитель имеет катушку Р, на которую подается напряжение сети, и пружину. При номинальном напря­жении сети их усилия уравновешиваются, и шток соленоида не воздействует на отключение автомата. При снижении напряже­ния сети сила, развиваемая подвижным сердечником, недоста­точна, и его шток под действием пружины 7 выбивает защел­ку 6. В автоматике предусматривается возможность дистанцион­ного отключения автомата с помощью контакта SQ.

Рис. 4.5. Автоматический выключатель:

а - внешний вид; б - принципиальная схема

Автоматы могут иметь электромагнитный или тепловой расцепитель, а также комбинированный расцепитель с тепловым и электромагнитным элементами.

Селективная защита достигается подбором автоматов не только по номинальному току, но и по времени срабатывания. Чем дальше стоит автомат от потребителя, тем больше его номинальный ток и больше время срабатывания.

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от коротких замыканий и больших перегрузок. Защищае­мая им цепь отключается путем разрушения специально преду­смотренных для этого токоведущих частей —плавких вставок под действием тока, превышающего определенное значение. Плавкие предохранители состоят из плавкой вставки / (рис. 4.6), изолирующей трубки 2, выводных ножей 3 и колпачков 4. Трубки некоторых предохранителей имеют наполнение из кварцевого песка, что способствует быстрому гашению дуги при расплавлении плавкой вставки.

Рис. 4.7. Резисторы

Существуют предохранители, настолько быстро размыкаю­щие цепь, что ток короткого замыкания не успевает достичь установившегося значения. Такое токоограничивающее действие предохранителя особенно важно при защите полупроводниковых выпрямителей и преобразователей.

Селективная защита потребителей обеспечивается выбором предохранителей на различные значения номинальных токов. При коротком замыкании на потребителе должен перегорать бли­жайший к нему предохранитель, а остальные потребители долж­ны оставаться под напряжением.

Реостаты - это аппараты, сочетающие в себе резисторы и переключающее устройство. В зависимости от назначения их делят на пусковые, регулировочные, пускорегулировочные, тормозные и др. Пусковые и тормозные реостаты работают в крат­ковременном режиме, поэтому в них допускается повышен­ная плотность тока. Для уменьшения габаритов резисторов их изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлени­ем и высокой допустимой рабочей температурой. Они не должны изменять свое сопротивление при нагревании и подвер­гаться коррозии.

При продолжительном режиме работы применяют бескаркас­ные спирали из круглой проволоки или ленты (рис. 4.7, с), закрепленные на рамке и обладающие хорошей теплоотдачей в окружающую среду. Для кратковременного режима работы применяют резисторы на теплоемком каркасе из жаропрочного керамического материала (рис. 4.7, б), в которых тонкая про­волока после намотки на цилиндр покрыта слоем стекловидной эмали для защиты от повреждения. Эти резисторы выпускаются с номинальной рассеиваемой мощностью до 150 Вт.

Более мощные резисторы выполняют в виде рамочных эле­ментов из константана (рис. 4.7, в). Они состоят из стальной пластинки с надетыми на нее фарфоровыми полуцилиндрами, на которые намотана проволока или лента. Длительный ток рамоч­ных элементов 1,2—42 А.

Резисторы к мощным двигателям представляют собой лен­точные фехралевые элементы (рис. 4.7, г), состоящие каждый из стального каркаса, на котором укреплено нагревостойкое основание (фарфоровое), фехралевая лента в виде спирали намотана на ребро. Элементы из фехраля комплектуются в ящи­ки на силу тока 24—215 А, В каждом ящике размещается пять элементов.

Пусковые резисторы на значительный ток выполняют из ли­тых зигзагообразных чугунных пластин с отверстиями на обоих концах (рис. 4.7, д). Чугунные элементы собирают на изолиро­ванных стержнях в ящики. Длительный ток ящиков типа 2024 равен 215 А

4. Особенности заземления взрывоопасных установок.

Для обеспечения безопасности обслуживания и по условиям работы электрооборудования в электроустановках создаются заземляющие устройства, состоящие из заземлителей (надежно соединенных с землей проводников) и проводников, соединяю­щих заземлители с корпусами электрооборудования. При воз­никновении однофазных замыканий на корпус заземляющие устройства снижают напряжение на корпусах заземленного электрооборудования до величины, безопасной для работы об­служивающего персонала.

Заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов и светильников; приводы электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструк­ции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металличе­ские оболочки приводов, стальные трубы электропроводки и дру­гие металлические конструкции, связанные с установкой элект­рооборудования; металлические корпуса передвижных и пере­носных электроприемников.

По Правилам устройства электроустановок установки на­пряжением выше 1000 В разделяются на два вида:

1) установки с большой силой тока замыкания на землю, в которых сила тока однофазного замыкания на землю превосходит 500 А;

2) установки с малой силой тока замыкания на землю, в которых сила тока однофазного замыкания на землю равна или меньше 500 А.

В электроустановках напряжением выше 1000 В с большой силой тока замыкания на землю (отключаемыми различного рода защитами в очень короткий промежуток времени). Сопротивление заземляющих устройств в любое время года должно быть не более 0,5 Ом.

В электроустановках напряжением выше 1000 В с малой силой тока замыкания на землю сопротивление заземляющего устройства при протекании расчетного тока замыкания на землю I₃ в любое время года должно быть не более

r_З = U/I_З;

где U - напряжение заземляющего устройства относительно земли, принимаемое равным: 250 В - если заземляющее уст­ройство используется только для установок напряжением выше 1000 В; 125 В - если заземляющее устройство используется од­новременно и для установок напряжением до 1000 В. Сопротив­ление заземляющего устройства для этих электроустановок должно быть не более 10 Ом.

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединяют нейтрали генераторов и трансформаторов, должно быть не более 4 Ом. Если же мощность генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВ*А, то заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом.

Все части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую нулевым проводом или посредством заземляющих проводников.

Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, должно быть не более 4 Ом, а при мощности генераторов и трансформаторов не превышающей 100 кВ*А, - не более 10 Ом. Чтобы предот­вратить попадание высокого напряжения в сеть низкого напря­жения при пробое изоляции обмоток трансформаторов, в этих установках обмотку трансформатора заземляют через пробив­ной предохранитель. В случае попадания высокого напряжения в сеть низкого напряжения происходит электрический пробой пробивного предохранителя и обмотка низшего напряжения трансформатора оказывается заземленной.

Сопротивление заземляющего устройства определяет удельным сопротивлением грунта и геометрическими размерами заземлителя.

Заземляющее устройство, состоящее из одиночного заземлителя, обычно имеет значительное сопротивление и неблагоприятный характер распределения напряженности электрического поля в зоне растекания тока замыкания, поэтому заземляющее устройство состоит из нескольких заземлителей. При этом суммарное сопротивление заземляющего устройства снижается. Однако в результате взаимного экранирования полей заземлителей результирующее сопротивление не будет точно обратно пропорционально числу заземлителей. Поэтому во всех случаях, когда расстояние между заземлителями соизмеримо с их длиной, общее сопротивление заземляющего устройства оп­ределяют с учетом коэффициента использования:

где r₀ - сопротивление одиночного заземлителя; п - число за­землителей; η - коэффициент использования заземлителей, оп­ределяемый по графикам или таблицам в зависимости от конст­рукции заземляющего устройства.

При расчете заземляющих устройств необходимо знать удельное сопротивление грунта в том месте, где будет прохо­дить заземляющая линия и где заложены заземлители. На неф­тяных промыслах, особенно в местах расположения резервуарных парков, грунт может оказаться пропитанным нефтью, в ре­зультате чего его удельное сопротивление резко возрастает. По­этому получить в таком грунте сопротивление заземляющего устройства 4—10 Ом трудно. В таких случаях забивают зазем­лители в более глубокий слой грунта, не пропитанный нефтью, или относят их в другое более отдаленное место. Аналогичное меры применяют в районах со скалистым грунтом и в районах вечной мерзлоты.

При сооружении заземляющих устройств необходимо в пер­вую очередь максимально использовать имеющиеся естествен­ные заземлители: металлические конструкции зданий и соору­жений, имеющие соединения с землей; свинцовые оболочки кабе­лей, проложенных в земле (кроме алюминиевых оболочек ка­белей, имеющих изоляцию от земли); обсадные трубы; водо­проводные и другие металлические трубопроводы (кроме тру­бопроводов горючих жидкостей, горячей воды, а также горю­чих или взрывчатых газов).

В качестве искусственных заземлителей рекомендуется при­менять вертикальные стальные трубы либо горизонтально про­ложенные стальные полосы. Стальные трубы диаметром 38 - 50 мм, длиной 2 -3 м и толщиной стенок не менее 3,5 мм заби­вают в землю на глубину от поверхности земли до верхнего конца трубы 0,5—0,8 м. Для уменьшения взаимного экраниро­вания труб их следует располагать на расстоянии друг от друга не менее одной длины трубы. Вместо труб допускается исполь­зовать круглую сталь диаметром не менее 25 мм или уголковую сталь 20X20X3 мм.

Для создания полосовых заземлителей применяют стальные полосы шириной

20 -40 мм и толщиной не менее 4 мм, укладываемые в траншеи глубиной 0,5 -0,8 м. Такие же полосы применяют для соединения друг с другом трубчатых заземлителей.

Полосы соединяют между собой и с трубами заземлителей сваркой; только в исключительных случаях и как временная ме­ра допускается болтовое соединение.

Каждый заземляемый элемент установки присоединяют к заземляющему устройству или заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий провод нескольких заземляемых участков не до­пускается, так как при таком соединении в случае обрыва заземляющего ответвления заземляемые участки могут оказать­ся под опасным напряжением прикосновения. Кроме того, при последовательном включении увеличивается падение напряже­ния в случае протекания тока однополюсного замыкания, что повышает опасность прикосновения к заземленным частям. Площадь сечения заземляющих проводников должна удовлет­ворять требованиям Правил устройства электроустановок.

5. Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках.

1) Выдача наряда или распоряжения на производство работ;

2) Допуск бригады к работе;

3) Надзор за бригадой во время работы;

4) Оформление перерывов в работе и окончание работ.

В электроустановках работы могут проводиться в порядке текущего обслуживания, в том числе и единолично по устному или письменному распоряжению и по наряду.

Соответственно эти перечни работ утверждаются главным энергетиком. Все работы, выполняемые по распоряжениям и в порядке текущего обслуживания, записываются в журнале.

Наряд - это письменное распоряжение на производство работ в электроустановке, оформленное на бланке установленной формы, определяющие место работы, время начала и окончания работы, условия безопасности, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность работ (производитель, ответственный производитель, допускающий, наблюдающий).

Право выдачи нарядов предоставляется лицам, имеющим квалификационную группу 5 в электроустановках выше 1000 В и группу 4 электроустановках напряжением ниже 1000 В.

Право выдачи оформляется либо распоряжением главного энергетика, либо приказом предприятия.

Наряд выписывается в двух экземплярах: 1 экземпляр – у производителя работ; 2 – у дежурного персонала (диспетчера). Наряды нумеруются и подшиваются. Хранятся в течении установленного срока (не более 1 года).

Дата добавления: 2015-10-02