Электрические аппараты предназначены для включения и отключения, управления, регулирование и защиты электрооборудование и участков элек-трических цепей.

Введение

          Электрические аппараты предназначены для включения и отключения, управления, регулирование и защиты электрооборудование и участков электрических цепей. В зависимости от назначения их разделяют на четыре группы:

коммутационные – для включения и отключения электрических цепей.

защитные – защищающие электрическую цепь от перегрузки токов короткого замыкания, недопустимого повышения напряжения;

токоограничивающие и пускорегулирующие – для пуска, регулирование частоты вращения двигателей, изменения тока в электрических цепях, ограничения тока при коротком замыкании: выполняющие одновременно несколько из перечисленных выше функций – включение и отключение электрических цепей, защита их от перегрузок, токов короткого замыкания и др.

1      Назначение, устройство, принцип работы магнитного

пускателя

          1.1 Назначение магнитного пускателя

Магнитный пускатель – устройство, предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Магнитный пускатель представляет собой контактор, укомплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.

Помимо простого включения, магнитный пускатель может переключать направление вращения ротора электродвигателя путем изменения порядка следования фаз. Этот способ работы аппарата называется "реверсивная схема": в прибор встраивается второй магнитный пускатель, при помощи которого производится переключение обмоток трехфазного двигателя.

Существует несколько видов магнитных пускателей: открытые и защищенные (в корпусе), реверсивные и нереверсивные, со встроенной тепловой защитой электродвигателя от перегрузки и без нее. Также на сегодняшний день выпускаются аппараты в простом, защищенном или взрывобезопасном исполнении.

Пускатели магнитные питаются от сети, и во время работы в комплекте с тепловым реле обеспечивают защиту устройств от токов сверх нормативов и временных перегрузок.

1.2 Устройство магнитного пускателя

Основными элементами магнитного пускателя (рисунок 1) являются электромагнитная система 5 и 6, главные контакты 2 и 3, блок контакты и дугогасительная камера 8.

Электромагнитная система представляет собой разъемный магнитопровод, на среднем керне, которого размещена катушка.

Для уменьшения нагрева, вызываемого вихревыми токами, магнитопровод набран из отдельных, изолированных друг от друга пластин электротехнической стали. Неподвижную часть магнитопровода 5 называют сердечником, подвижную часть 6 — якорем. Якорь механически соединен с контактами 2.

При включении электрический ток проходит по катушке, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику 5 и тем самым замыкает контакты 2 и 3 пускателя; при отключении якорь под действием возвратных пружин 7 (а в некоторых типах магнитных пускателей под действием собственного веса) отходит от сердечника и контакты размыкаются.

Рисунок 1 - Магнитный пускатель ПМЕ

1 — основание; 2 — подвижный контактный мост; 3 — неподвижный контакт; 4 — присоединительный зажим; 5 — сердечник; 6 — якорь;

7 — возвратная пружина; 8 — дугогасительная камера

 Катушка магнитного пускателя питается однофазным переменным током. Вследствие этого магнитный поток в течение периода дважды изменяет свое направление, достигая максимального значения и снижаясь до нуля. Это вызывает вибрацию и гудение магнитной системы. Для ослабления этих явлений на торцевой части сердечника магнитного пускателя закладывается медный короткозамкнутый виток, который охватывает обычно около 1/3 площади его сечения.

1.3 Принцип работы магнитного пускателя

Принцип работы пускателя заключается в следующем: при включении пускателя по катушке проходит электрический ток, сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом главные контакты замыкаются, по главной цепи протекает ток. При отключении пускателя катушка обесточивается, под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение, главные контакты размыкаются.

При отключении магнитного пускателя вследствие перебоев в электроснабжении размыкаются все его контакты, в том числе и вспомогательные. При появлении напряжения в сети пускатель не включается до тех пор, пока не будет нажата кнопка "Пуск". То же происходит, если напряжение в сети снижается до 50-60% номинального.

Если электродвигатель включается рубильником, пакетным выключателем или контроллером, то при перебое в электроснабжении и остановке двигателя схема не нарушится, при восстановлении напряжения двигатель самопроизвольно включится в сеть. Такой самопроизвольный пуск двигателя может явиться причиной аварии или несчастного случая.

При выборе магнитных пускателей, прежде всего, необходимо обращать внимание на наибольшую допустимую мощность электродвигателя, работой которого будет управлять пускатель. Если магнитный пускатель управляет работой двигателя большей мощности, чем указано в паспорте пускателя, то контактная система пускателя быстро выйдет из строя.

Кроме того, необходимо обращать внимание на напряжение, указанное на втягивающей катушке. Если подать напряжение большее, чем номинальное напряжение катушки, то последняя сгорит при первом же включении магнитного пускателя.

Принцип действия нереверсивного магнитного пускателя (рисунок 2) заключается в следующем: при включении пускателя по катушке проходит электрический ток, сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом главные контакты замыкаются, по главной цепи протекает ток. При отключении пускателя катушка обесточивается, под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение, главные контакты размыкаются.

При отключении магнитного пускателя вследствие перебоев в электроснабжении размыкаются все его контакты, в том числе и вспомогательные.

Рисунок 2 - Схема включения нереверсивного магнитного пускателя

а - монтажная схема включения пускателя,

б - электрическая принципиальная схема включения пускателя

Принцип действия схем включения реверсивного магнитного пускателя:

(рисунок 3)

Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз статорной обмотки.

      В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой.

Рисунок 3- Схемы включения реверсивного магнитного пускателя

а - монтажная схема включения пускателя,

б - электрическая принципиальная схема включения пускателя

Если после нажатия кнопки SB3 «Вперед» к включению контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.

Электрическая схема цепи управления реверсивного пускателя с блокировкой на вспомогательных размыкающих контактах изображена на рисунке 3, б.

В этой схеме включение одного из контакторов, например, КМ1, приводит к размыканию цепи питания катушки другого контактора КМ2.

Для реверса необходимо предварительно нажать кнопку SB1 «Стоп» и отключить контактор КМ1. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы главные контакты контактора КМ1 разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание размыкающих вспомогательных контактов в цепи контактора КМ2.

Это достигается соответствующей регулировкой положения вспомогательных контактов по ходу якоря.

2 Инструменты и приспособления

Выбор приспособлений и инструментов для ремонтных работ

                                                                                                       Таблица 1

3 Техническое обслуживание и ремонт магнитного пускателя

Техническое обслуживание магнитных пускателей заключается в периодических осмотрах, проверке, чистке и устранении мелких неисправностей. Периодичность осмотров и проверок устанавливает­ся правилами технической эксплуатации в зависимости от характера производства. Осмотры пусковых пускателей с одновременной чист­кой и устранением дефектов производят не реже 1 раза в 2—3 месяца.

Магнитные пускатели, осматривают особенно тщательно, так как от их надежной работы зависит работа технологического оборудования. Перед началом осмотра отключают напряжение и принимают меры для исключения возможности его подачи на главные контакты и блок-контакты. При осмотре обращают внима­ние на состояние рабочих контактов, искрогасительные камеры, гибких связей подвижных контактов, на со­ответствие токов уставки отключения автомата номинальным то­кам, на наличие короткозамкнутого витка на магнитопроводе. Изо­ляционные поверхности проверяют, вытирая их сухой салфеткой.

Контактные поверхности должны быть постоянно чистыми и хо­рошо закрепленными. Зачищают их стальной щеткой, протирая сал­феткой, смоченной в растворителе или бензине, смазывают вазели­ном и туго затягивают винты, так как ослабленное нажатие вызыва­ет нагрев и увеличивает износ контактов. Сила прижима контактных поверхностей должна соответствовать заводским данным; чрезмер­ное нажатие повышает вибрацию и вызывает гудение контактора.

3.1 Последовательность операций технического обслуживания магнитных пускателей

                                                                                                               Таблица 2

3.2 Неисправности и ремонт магнитных пускателей

                                                                                                           Таблица 3

3.3 Перечень ремонтных работ магнитных пускателей

                                                                                                   Таблица 4

4 Приемосдаточные испытания

Наиболее распространенное приемы и способы проверки, и испытание аппаратуры и её элементов следующие.

Измерение сопротивления изоляции между токоведущими частями аппаратов и его корпусом, частями, которые должны быть заземлены, между токоведущими частями и теми, к которым возможно прикосновение, выполняют мегомметром на напряжение 1000 или 2500В.   Величина сопротивления изоляции должна быть не ниже 0,5-1м Ом.

   Измерение сопротивления изоляции включающих удерживающих катушек проводят при отсоединенных концах. Величина сопротивления в холодном состоянии автомата должна быть не меньше 10М Ом.

   При испытании изоляции между верхними и нижними зажимами полюсов автомат должен быть в отключенном положении, между полюсами – во включенном положении.

Испытание электрической прочности изоляции выполняются специальной установкой или повышающим трансформатором мощностью не менее 1к Вт. Может быть использован однофазный трансформатор.

Прочность изоляции контактов, магнитных пускателей и другой аппаратуры проверяется с разомкнутыми подвижными и неподвижными контактами одного полюса, соседними полюсами, токоведущими и заземляемыми частями, выводами втягивающей электромагнитной катушки и магнитопроводом.

Следует провести проверку силы нажатия контактов. Недостаточное нажатие контактов может привести к перегреву и подгоранию контактов, а чрезмерное к тому, что электромагнит не отключит их. Силу нажатие определяют динамометром и полоской бумаги.

Нормальная величина нажатия контактов для различных аппаратов приводится в заводских паспортах. Регулировка нажатия контактов достигается регулированием контактных пружин.

5 Требования безопасности при ремонте магнитного пускателя типа ПМЕ

Электромонтеры – ремонтники должны твердо знать правила техники безопасности при выполнении различных видов работ.

Электрические установки и устройства должны быть в полной исправности, для чего в соответствии с правилами эксплуатации их нужно периодически проверять. Не токопроводящие части, которые могут оказаться под напряжением в результате порчи изоляции, должны быть надежно заземлены. Не разрешается касаться электропроводки зажимов, корпусов работающих машин, аппаратов и электрических шкафов.

Запрещается проводить работы или испытания электрического оборудования и аппаратуры или их узлов, находящихся под напряжением, при отсутствии или неисправности защитных средств, блокировки, ограждения или заземляющих цепей. Для местного переносного освещения должны применяться специальные светильники с лампами на напряжение 12 В.Пользоваться неисправным или непроверенным инструментом запрещается. В помещениях с повышенной опасностью поражением электрическим током (сырые, с токопроводящими полами, пыльными) работы должны выполняться с особыми предосторожностями.

Большое значение уделяется защитным средствам. К ним относятся диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки, изолирующие ручки инструментов.

5.1 Работы на коммутационных аппаратах

Перед допуском к работе на коммутационных аппаратах с автоматическими приводами и дистанци­онным управлением должны быть:

- отключены силовые цепи привода, цепи оперативного тока и цепи подогрева;

- приведены в нерабочее положение включающий груз или включающие пружины;                                                                                     

- вывешены плакаты «Не включать. Работают люди» на ключах дистанционного управления и «Не открывать. Работают люди» на закрытых задвижках.

Для пробных включений и отключений коммутационного аппарата при его наладке и регулировке допускается при несданном наряде временная подача напряжения в цепи оперативного тока и в силовые цепи привода, в цепи сигнализации и подогрева, а также подача воздуха в привод и на выключатель.

Дистанцион­но включать или отключать коммутационный аппарат для опро­бования разрешается работнику, ведущему наладку или регулировку, либо по его требованию оперативному персоналу.

После опробования при необходимости продолжения работы на коммутационном аппарате работником оперативного персонала или по его разрешению производителем работ должны быть выполне­ны технические мероприятия, требуемые для допуска к работе.

6      Экономический раздел

Теоретическая часть

По характеру использования потребляемая энергия подразделяется на силовую, технологическую и производственно-бытовую. Силовая энергия приводит в движение оборудование, подъемно-транспортные средства; технологическая - служит для изменения свойств и состояния материалов (плавление, термообработка и т. д.); производственно-бытовая расходуется на освещение, вентиляцию, отопление и другие цели.

Основными задачами расходования электроэнергии являются экономное использование всех видов энергии.

Экономия энергии достигается проведением в жизнь следующих мероприятий:

• ликвидация и снижение прямых потерь энергии в сетях и местах ее потребления (неисправное состояние электросетей, соединений трубопроводов, шлангов, кранов, вентилей и др.);

• внедрение в производство высокоэкономичных технологических процессов, приборов, оборудования;

• применение на выгоднейших режимах работы технологического и энергетического оборудования, обеспечивающих полное использование мощности электромоторов и трансформаторов, уменьшение холостых расходов энергии (повышается коэффициент мощности в сетях - косинус фи);

• вторичное использование;

• организация четкого планирования, нормирования расхода, учета и контроля за потреблением энергии (составление топливного и энергетического балансов по каждому виду энергии).

Количество электроэнергии для освещения помещений определяется по формулам:

,                 (1)

,            (2)

где С_св - число светильников (лампочек) на участке, в цехе, предприятии, шт.;

Р_ср - средняя мощность одной лампочки, Вт;

F_э - эффективный фонд времени работы; потребителей электроэнергии за планируемый период (месяц, квартал, год), ч;

K_о - средний коэффициент одновременной работы потребителей электроэнергии;

h - норма освещения 1 м² площади (по ГОСТу), Вт;

S - площадь здания, м².

Расчетная часть

Задание 1

Исходные данные:

Находим площадь:

;

;

В соответствии с разрядом зрительных работ принимается освещенность

E_min = 300лк

Рассчитываем количество электроэнергии необходимое для освещения:

Вывод: Рассчитанное количество электроэнергии для освещения помещений соответствует норме расхода электроэнергии (норме электропотребления) – которая представляет собой, усредненную расчетную величину, используемую для прогноза или анализа электропотребления, а также для стимулирования энергосбережения.

Заключение

В письменной экзаменационной работе описан технологический процесс технического обслуживания и ремонта магнитного пускателя, а также освещены вопросы безопасности при выполнении технологического процесса обслуживания и ремонта магнитного пускателя, контроль качества выполнения работы. В работе представлены необходимые инструменты и оборудование для выполнения технического обслуживания и ремонта магнитного пускателя.

Письменная экзаменационная работа включает в себя экономический раздел, в котором описываются рассчитанное количество электроэнергии для освещения.

Данная работа может служить инструкционным материалом при проведении ремонта и технического обслуживания магнитного пускателя.

Литература

1.     Сидорова,Л.Г. Сборка, монтаж, регулировка и ремонт узлов и механизмов оборудования, агрегатов, машин, станков и другого электрооборудования промышленных организаций [Текст]: учебник для СПО/ Л.Г. Сидорова. – Москва: Академия, 2016. – 320с.

2.   Сибикин, Ю.Д. Справочник электромонтажника [Текст]: учебное пособие для НПО / Ю.Д. Сибикин. – 2-е изд., стер. – Москва: Академия, 2014. – 336с. 

3.     Нестеренко, В. М. Технология электромонтажных работ [Текст]: учебное пособие для НПО / В.М.  Нестеренко, А.М.  Мысьянов. –   4-е изд., стер. – Москва: Академия, 2014. – 592с.           

4.     Поляков, Ю.Н. Справочник электрика / Ю.Н. Поляков. – 3-е изд. – Ростов на Дону: Феникс, М.: Цитадель-трейд, 2015. – 365с.     

5.     Грищенко, А. В. Электрические машины и преобразователи подвижного состава [Текст]: учебник для СПО / А.В.  Грищенко, В.В. Стрекопытов. – Москва: Академия, 2015. – 320с.             

6.     Павлович, С. Н. Ремонт и обслуживание электрооборудования [Текст]: учебное пособие для НПО / С.Н. Павлович, Б.И. Фираго. – Ростов на Дону: Феникс, 2017. – 248с. – (Учебники, учебные пособия).

7.     Сибикин, Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. В 2 книгах. Книга 2 [Текст]: учебник для НПО/ Ю.Д. Сибикин. – 5-е изд., стер. – Москва: Академия, 2014. – 256с.       

8.     Нестеренко, В. М. Технология электромонтажных работ [Текст]: учебное пособие для НПО / В.М.  Нестеренко, А.М.  Мысьянов. –   9-е изд., испр. – Москва: Академия, 2016. – 592с.           

9.   Сибикин, Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. В 2 книгах. Книга 2 [Текст]: учебник для НПО/ Ю.Д. Сибикин. – 8-е изд., испр. – Москва: Академия, 2015. – 256с.

10.   Конюхова, Е. А. Электроснабжение обьектов [Текст]: учебное пособие для СПО/ Е.А. Конюхова. – 9-е изд., испр. – Москва: Академия, 2015. – 320с    

11.   Акимова, Н. А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования [Текст]: учебное пособие для СПО / Н.А. Акимова, Н.Ф. Котеленец, Н.И. Сентирюхин; под общ.ред. Н.Ф. Котеленца. – 9-е изд., испр. – Москва: Академия, 2015. – 296с.

12.   Лобзин, С.А. Электрические машины [Текст]: учебник для СПО/ С.А. Лобзин. – Москва: Академия, 2015. – 336с.