Назначение и принцип работы реле времени

 

Реле времени имеет элементарное назначение – включение или выключение линии фазового проводника с течением заданного промежутка времени. То есть человек настраивает реле на время работы, через которое оно должно разомкнуть электрическую цепь и уходит.

 

По истечению времени реле размыкает цепь, вследствие чего отключается прибор, который подключен к линии, управляемой данным реле. Это может быть произведено с целью экономии электроэнергии и вместе с тем за ненадобностью работы прибора после определенного периода его работы.

 

В общем, назначение данного прибора управления электропитанием ясно, осталось лишь разобраться с его принципом работы и рассмотреть схему, приведенную ниже.

 

Принцип работы реле времени состоит в том, что блок управления реле представляет собой электронный таймер, настраиваемый вручную и который с истечением заданного времени дает сигнал исполнительному механизму, который и размыкает цепь. При этом стоит заметить, что таймер может быть электронным (что чаще всего встречается в современных реле времени) или механическим (в большей степени старого образца реле).

 

Электронный таймер в реле времени представлен как микросхема, которая программируется разными импульсами, которые возникают в результате нажатия клавиш на панели управления реле контроля времени.

 

Работа реле времени с таймером механического образца ничем не отличается, а сам механизм таймера такого реле имеет контакты, которые находятся в определенном положении (сомкнуты или разомкнуты). При повороте регулятора механизма таймера времени они меняют свое положение, то бишь размыкаются или мыкаются, тем самым, соответственно, замыкая или размыкая электрическую цепь.

 

Со временем они становятся в первоначальную позицию, время зависит от того, на сколько градусов выполнен поворот регулятора (чем больше повернуть регулятор, тем больше нужно будет времени для возвращения в первоначальную позицию).

 

Схема подключения реле времени может иметь выход для подключения к компьютеру, в таком случае это реле называется интеллектуальным и может иметь до 40 групп для подключения приборов.

 

Это может давать расширенные возможности по программированию режимов времени, чего нельзя было добиться вручную, орудуя лишь парой кнопок и имея в наличии всего пару выходов групп на панели управления данным устройством автоматического управления цепью.

 

 

Вопрос 3 Технологическая карта рабочего процесса: сборка, монтаж по электрической схеме, ремонт, регулировка.

 

Тема 5.8. Правила безопасных приемов при сборке, монтаже и ремонте пускорегулирующей аппаратуры 2

Вопрос1 Правила безопасных приемов при монтаже пускорегулирующей аппаратуры.

Имеются следующие виды повреждения пускорегулирующей аппаратуры: чрезмерный нагрев катушек пускателей, контакторов и автоматов; междувитковые замыкания и замыкания на корпус катушек, чрезмерный нагрев контактов, большой износ контактов, неудовлетворительная изоляция, механические неполадки.

Причинами опасного нагрева катушек переменного тока является заклинивание якоря электромагнита в его разомкнутом положении и низкое напряжение питания катушек. Магнитная катушка потребляет больший ток, чем при втянутом якоре и нормальном напряжении, вследствие чего она быстро перегревается и сгорает.

Причиной междувитковых замыканий является плохая намотка катушки, особенно если витки, прилегающие к фланцам каркаса катушки, соскальзывают в расположенные ниже слои, вследствие чего возникают относительно большие разности напряжений, повреждающие междувитковую изоляцию.

Междувитковые замыкания происходят главным образом в катушках переменного тока, так как у них междувитковые амплитудные напряжения больше, чем у катушек постоянного тока. К тому же они подвержены усиленным сотрясениям от вибрирующего стального каркаса.

Замыкание на корпус происходит в случае неплотной посадки бескаркасной катушки на железном сердечнике: возникающие в системе вибрации приводят к перетиранию изоляции катушки и ее отводов, вследствие чего происходит замыкание на заземленный стальной корпус аппарата.

На нагрев контактов влияют токовая нагрузка, давление на них, размеры и раствор контактов, а также условия охлаждения и окисление их поверхности, механические дефекты в контактной системе. При сильном нагреве контактов повышается температура соседних частей аппарата и, как следствие, разрушается изоляционный материал.

При неблагоприятных условиях гашения электрической дуги контакты окисляются. На их соприкасающихся поверхностях образуется плохо проводящий слой. При применении для смазки окисляющихся жиров они отшлаковываются, поэтому контакты только слегка смазывают бескислотными вазелинами, которые наносят тончайшим слоем. Здесь справедливо правило: лучше вообще без смазки, чем слишком обильная или плохая смазка. Применяемые в наружных установках для смазки контактов консистентные жиры не должны содержать известкового (кальциевого) мыла, так как на холоде появляются выделения, приводящие к заеданиям и другим неполадкам.
Независимо от размеров поверхности, отводящей тепло, давление на щеточные контакты должно составлять 25—30 г/а, а для кулачковых при токе до 300 а — 15—25 г/а.
Износ контактов зависит от силы тока, напряжения и продолжительности горения электрической дуги между контактами, частоты и продолжительности включений, качества и твердости материала. Установлено, что в пределах твердости 30—90° по Бринеллю, интенсивность обгорания резко убывает, а при более высокой твердости снижается незначительно, поэтому упрочнять материал контактов свыше указанного предела нецелесообразно.
На степень обгорания влияет форма и размер контактов. При слишком большой ширине контактов (более 30 мм) боковая составляющая тока и магнитное поле в контакте сильно увеличиваются, электрическая дуга «вторгается» в стенку дугогасительной камеры и остается в этом положении, разрушая контакты и стенки камеры.
Неисправность изоляции проявляется в виде образования на ее поверхности путей токов утечки (пробои изоляции очень редки), поэтому необходимо защищать ее от скопления грязи и пыли. Большая часть всех неисправностей вызывается увлажнением изоляции и ее нарушением во время строительно-монтажных работ и транспортировки.
Механические неполадки в аппаратах возникают в результате образования ржавчины, механических поломок осей, пружин, подшипников и других конструктивных элементов. Механические неполадки, вызванные износом или усталостными явлениями, вызываются плохой смазкой подвижных частей, скапливанием влаги, применением в конструкциях, работающих на удар, материалов либо очень хрупких, либо мягких.

Вопрос 2 Правила безопасных приемов по сборке пускорегулирующей аппаратуры.

Вопрос 3 Правила безопасных приемов ремонте пускорегулирующей аппаратуры.

 

Тема 6.1. Электрические машины:назначение, классификация, принцип действия

Вопрос 1 Электрические машины: основные понятия, область применения

Классификация по назначению. Электрические машины по назначению подразделяют на следующие виды:

электромашинные генераторы*, преобразующие механическую энергию в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных установках: автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др. На электростанциях они приводятся во вращение с помощью мощных паровых и гидравлических турбин, а на транспортных установках - от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. В ряде случаев генераторы используют в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники и пр.;

электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую; они приводят во вращение различные машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном деле и быту. В современных системах автоматического управления их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программирующих органов;

электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась вследствие применения статических полупроводниковых преобразователей;

электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приемников электрической энергии;

 

* Ниже используются сокращенные термины - генераторы, электродвигатели, преобразователи, компенсаторы и усилители.

 

электромашинные усилители, используемые для управления объектами относительно большой мощности посредством электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки возбуждения (управления). Роль электромашинных усилителей в последнее время также уменьшилась из-за широкого применения усилителей, выполненных на полупроводниковых элементах (транзисторах, тиристорах);

электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы. Их выполняют обычно в виде электрических микромашин и широко используют в системах автоматического регулирования, измерительных и счетно-решающих устройствах в качестве различных датчиков, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.

Вопрос 2 Электрические машины: назначение, классификация по роду тока

Классификация по роду тока и принципу действия. Электрические машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей электромагнитной системы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синхронные и коллекторные машины.

Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электрических измерениях (измерительные трансформаторы) и функциональных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъем​ных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют одно- и двухфазные управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.

Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). В электрических приводах большой мощности применяют также синхронные электродвигатели. В устройствах автоматики широко используют различные синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).

Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также в различного рода электробытовых приборах применяют универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Машины постоянного тока применяют в качестве генераторов и электродвигателей в устройствах электропривода, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах: железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, электротрансмиссии большегрузных автомобилей, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки и пр., а также в тех случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели подводных лодок, космических кораблей и т. п.).

Генераторы постоянного тока часто применяют для питания устройств связи, зарядки аккумуляторных батарей, в качестве основных источников питания на транспортных установках (автомобилях, самолетах, тепловозах, пассажирских вагонах). Однако в последнее время генераторы постоянного тока заменяются генераторами переменного тока, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

В системах автоматического регулирования машины постоянного тока широко используют в качестве электромашинных усилителей, исполнительных двигателей и тахогенераторов.

В зависимости от назначения электрические микромашины автоматических устройств подразделяются на следующие группы:

силовые микродвигатели, приводящие во вращение различные механизмы автоматических устройств, самопишущих приборов и пр.;

управляемые (исполнительные) двигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала, т. е. отрабатывающие определенные команды;

тахогенераторы, преобразующие механическое вращение вала в электрический сигнал - напряжение, пропорциональное частоте вращения вала;

вращающиеся трансформаторы, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например синусу или косинусу этого угла или самому углу;

машины синхронной связи (сельсины, магнесины), осуществляющие синхронный и синфазный поворот или вращениенескольких механически не связанных между собой осей;

микромашины гироскопических приборов (гироскопические двигатели, датчики угла, датчики момента), осуществляющие вращение роторов гироскопов с высокой частотой и коррекцию их положения;

электромашинные преобразователи и усилители.

Электрические микромашины первых двух групп часто называют силовыми, а третьей - пятой групп - информационными.

Классификация по мощности. Электрические машины по мощности условно подразделяют на микромашины, машины малой, средней и большой мощности.

Микромашины имеют мощность от долей ватта до 500 Вт. Эти машины работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной и повышенной (400 - 2000 Гц) частоты.

Машины малой мощности - от 0,5 до 10 кВт. Они работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной или повышенной частоты.

Машины средней мощности - от 10 кВт до нескольких сотен киловатт *.

Машины большой мощности - свыше нескольких сотен киловатт. Машины большой и средней мощности обычно предназначают для работы на постоянном или переменном токе нормальной частоты**.

Классификация по частоте вращения. Электрические машины по частоте вращения условно подразделяют на: тихоходные - с частотами вращения до 300 об/мин; средней быстроход​ности - 300-1500 об/мин; быстроходные - 1500 - 6000 об/мин; сверхбыстроходные - свыше 6000 об/мин. Микромашины выполняют для частот вращения от нескольких оборотов в минуту до 60000 об/мин; машины большой и средней мощности - обычно до 3000 об/мин.

Тема 6.2. Асинхронные электродвигатели.2+4

Вопрос 1 Асинхронные электродвигатели: область применения, устройство, разновидности.

Электродвигатели являются встроенными элементами рабочих узлов техники, и именно они обеспечивают им правильную работу. Неважно, складское ли это оборудование или стиральная машина – эти устройства никак не смогут обойтись без использования электромотора и чаще всего в настоящее время для этого применяются именно асинхронные электродвигатели.

Электродвигатели этого типа на сегодняшний день имеют довольно обширную область применения, чем они обязаны, прежде всего, своим рабочим характеристикам. Дело в том, что их особенностью является практически полная независимость частоты вращения вала от нагрузки на нем.

 

Устройство асинхронных электродвигателей. Асинхронные электродвигатели состоят из двух частей: ротора 1 и статора 2. Внутренняя его часть называется ротор, эта часть вращается и несет на себе обмотку. Внешняя часть представляет собой корпус двигателя и называется статор, она неподвижна, внутри неё имеются специальные пазы (магнитопровод), куда пофазно уложены витки (секции) обмоток (статорная обмотка). Фазы статорных обмоток могут быть соединены «звездой» или «треугольником».

http://remont220.ru/img/asinhr_dvig2.jpg

Собираются обе эти части из изолированных листов штампованной стали толщиной около 0,35-0,5 мм. Для высокомощных машин зазор между ротором и статором делается как можно меньше, порядка 1-1,5 мм, в маломощных двигателях еще меньше. Вал вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах.

 

Виды асинхронных электродвигателей. Рассмотрим виды асинхронных двигателей и их устройство. В зависимости от конструкции ротора, асинхронные двигатели можно разделить на два вида: с короткозамкнутым и фазным ротором. Главное различие этих видов электродвигателей состоит только в устройстве ротора.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели имеют ротор, внешне очень похожий на беличью клетку. Статорная их обмотка представляет собой стержни, выполненные из алюминия или меди, замкнутые с торцов ротора двумя кольцами. На сегодняшний день электродвигатели малой и средней мощности (до 100 кВт) снабжены «беличьем колесом», сделанным из алюминия, путем заливки его под давлением в пазы ротора.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Обмотки фазного ротора соединены, чаще всего, между собой «звездой». Двигатель с фазным ротором имеет еще одно название – двигатель с контактными кольцами, такое название произошло оттого, что концы обмоток соединяются с тремя медными кольцами, которые электрически изолированы не только от вала двигателя, но и друг от друга. Кольца насажены на сердечник ротора через изоляционные прокладки. На них накладываются специальные щётки, которые даже при вращении имеют электрический контакт с обмотками ротора двигателя. Для изменения скорости щетки соединяют с реостатом.

 

Принцип действия асинхронных электродвигателей. Питающее напряжение подается на статорную обмотку, образуя вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, воздействуя на обмотку ротора (стержней) наводит в ней ЭДС, создающую электрический ток.

В результате взаимодействия магнитного поля стержней, вызываемого этим электрическим током с магнитным полем статора и образуется сила, создающая вращающийся электромагнитный момент, т. е. вращение ротора.

Частота вращения вала асинхронных электродвигателей зависит, прежде всего, от количества пар полюсов, определяемых количеством катушек на каждую фазу. Так, три катушки обмотки создают двухполюсное магнитное поле (одну пару полюсов). При стандартной частоте 50 Гц скорость вращения ротора будет порядка 3000 об/мин. При увеличении магнитного поля по полюсам снижается скорость вращения ротора, например магнитное поле при шести полюсах имеет скорость в три раза меньше, чем у двухполюсного.

В настоящее время, большее применение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, из-за простоты устройства, а значит, во многом – и простоты ремонта, обслуживания и удобства эксплуатации. Двигатели с фазным ротором используются значительно реже.

 

Вопрос 2 Конструктивные особенности, виды исполнения, маркировка асинхронных электродвигателей

Основные данные приводятся на заводском щитке, который крепится к корпусу электродвигателя. На нем записаны основные параметры, достаточно полно характеризующие электродвигатель: номинальная мощность на валу (кВт), номинальное напряжение (В) с указанием соответствующей схемы соединения обмоток, сила тока (А) для каждой схемы соединения, номинальная частота вращения (об/мин), частота тока в сети (Гц), коэффициент мощности - cosf, коэффициент полезного действия - КПД (%), класс изоляции, тип электродвигателя и его масса (кг).

Обозначения на асинхронных электродвигателях.