МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра«Електропостачання та енергетичний менеджмент»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО

ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ

“ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА СТАНЦІЙ ТА ПІДСТАНЦІЙ”

Частина І

для стyдентів для стyдентів напрямупідготовки: 6.050701 – електротехніка та електротехнології

спеціальність:енергетичний менеджмент

Одеса 2013

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни „Електрична частина станцій та підстанцій”

Склав

доцентВ.Є. Зверевич

Загальні вимоги до виконання лабораторних робіт

У методичних вказівках до кожної лабораторної роботи приводиться зміст і порядок проведення роботи, питання, що підлягають вивченню, а також рекомендується література.

До початку лабораторного практикуму студенти, користуючись цими методичними вказівками, вивчають матеріал, який відноситься до даної роботи. Обов’язиковим мінімумом для підготовки і виконання роботи є вивчення матеріалу з підручника, зазначеного першим за даними методичними вказівками по лекційному конспекту. Контрольні питання служать для перевірки засвоєного матеріалу.

Підготовка студентів до лабораторної роботи приводиться в години, виділені для самостійної роботи, і перевіряється керівником на початку занять.

При виконанні робіт студенти зобом’Рязані неухильно дотримуватись правил техніки безпеки, які вивчені на першому занятті у лабораторії.

Звіт про виконану роботу представляється кожним студентом індивідуально у вигляді протоколу, у якому приводяться:

• короткий зміст роботи;

• схема дослідної установки;

• перелік устаткування, приладів і апаратів;

• таблиці дослідних даних, формули, розрахунки, графіки;

• висновки за результатами роботи .

Робота 1. Вивчення електричних апаратів з напругою до 1 кв

1.1 Мета роботи – ознайомлення з призначенням і устроєм основних типів електричних комутаційних апаратів низької напруги.

У результаті проведення занять студент повинен:

- знати устрій електричних апаратів напругою до 1кВ;

- їхнє призначення та область застосування;

- класифікувати електричні апарати; - знати умови вибору.

1.2 Програма роботи

При підготовці до роботи необхідно вивчити:

• умови виникнення і горіння дуги;

• умови гасіння дуги;

• подовження дуги, розподіл довгої дуги на ряд коротких, гасіння дуги у вузьких щілинах, рух дуги в магнітному полі.

Література: /1/, с.250-252; /3/, с.88-89.

Рубильники і перемикачі

Класифікація рубильників. Контактна система. Способи приєднання проводів ( переднє і заднє приєднання ). Конструкції перемикачів.

Література: /1/, с. 250-252; /3/, с. 91-92

Автоматичні повітряні вимикачі ( автомати ).

Класифікація автоматів. Контакти. Дугогасильна система.

Механізм вільного розщеплювання. Розщеплювачі. Допоміжні контакти. Типи автоматів. Способи гасіння дуги. Умови вибору автоматів.

Література: /1/, с. 259-268; /3/, с. 93-94

Контактори і магнітні пускачі.

Устрій, призначення і типи контакторів. Магнітні пускачі. Теплові реле. Схема керування асинхронним двигуном за допомогою контакторів і магнітних пускачів.

Література: /1/, с. 268-272; /3/, с. 94-96

Запобіжники.

Призначення запобіжників. Параметри запобіжників, їх часткова характеристика.

Запобіжники типу ПР, ПН, НПН.

Література: /1/, с. 252-259; /3/, с. 91-92

1.3 Методичні вказівки

1.3.1. Гасіння дуги. Електричні апарати, призначені для комутації ланцюгів під навантаженням ( комутації струму ), повинні не тільки розімкнути контакти, але й погасити виниклу між ними електричну дугу.

Катодне падіння напруги в дузі постійного струму 20-25В, а довжина цього проміжку 10^-4-10^-5см, таким чином, біля катоду напруженість електричного поля складає 10⁵-10⁶В/см. При цьому, виникає ударна іонізація і створюється плазма з електронів та іонів, яка й становить ствол дуги.

В апаратах, що вимикають струм до 1 кВ, використовуються наступні засоби гасіння дуги:

1.Подовження дуги при швидкому розходженні контактів: чим довше дуга, тим більша напруга необхідна для її існування. Якщо напруга джерела виявиться меншою, то дуга гасне.

2. Розподіл довгої дуги на ряд коротких дуг( рисунок 1.1а ). Якщо довгу дугу затягти у дугогасильний пристрій, що має металеві пластини, то вона розділяється на nкоротких дуг.

Дуга гасне, якщо:,

де (U–напруга мережі; U_кат – катодне падіння напруги (20-25В в дузі постійного струму; 150-250В в дузі змінного струму ).

а) б) в)

Рисунок 1.1 – Способи гасіння дуги в електричних апаратах до 1 кВ;

а) – розподіл довгої дуги, на ряд коротких;

б) – гасіння дуги у вузьких щілинах;

в)– затягування дуги у вузьку щілину дугогасильної камери.

3.Гасіння дуги у вузьких щілинах ( рисунок 1.1,б ). Якщо дуга горить у вузькій щілині, утвореної дугостійким матеріалом, то, завдяки зіткненню з холодними поверхнями, відбувається інтенсивне охолодження і дифузія заряджених часток з каналу дуги в навколишнє середовище. Це приводить до згасання дуги.

4. Переміщення дуги від місця її виникнення при розходженні контактів відбувається під дією теплових потоків повітря або за рахунок руху в магнітному полі ( „магнітне дуття” ).

Електрична дуга може розглядатися як привідник зі струмом. Якщо дуга знаходиться в магнітному полі, то на неї діє сила, обумовлена за правилом лівої руки. Якщо створити магнітне поле, спрямоване перпендикулярно до вісі дуги, то вона одержить поступальний рух і буде затягнута усередину щілини дугогасильної камери ( рисунок 1.1, в ).

Магнітне поле може бути створено постійними магнітами, спеціальними котушками або самим контуром струмоведучих частин. Швидке обертання і переміщення дуги сприяє її охолодженню і деіонізації.

1.3.2. Призначення апаратів. Необхідно чітко засвоїти і розрізнити призначення і можливості кожного виду комутаційних апаратів.

1.Рубильником називається неавтоматичний вимикач з ручним приводом на 2 положення ( ввімкнено, вимкнено ). Він призначений для замикання і розмикання ланцюгів постійного і змінного струму при напрузі до 1кВ і одночасно забезпечує створення видимого розриву ланцюга для безпечного проведення ремонтних робіт.

2.Перемикач – це контактний комутаційний апарат, призначений для замикання і розмикання електричних ланцюгів або зміни ( перемикання ) схеми з′єднання ланцюгів. Як в силових мережах, так і в слабкострумових ланцюгах автоматики, широке застосування одержали пакетні перемикачі і пакетні вимикачі, що замінили стару конструкцію рубильників-перемикачів.

3.Контактор – це двопозиційний апарат із самоповерненням, призначений для частих комутацій ( замикання і розмикання ) ланцюгів при нормальних режимах роботи, тобто струмах, що не перевищують струми навантаження. Найбільш широко застосовуються електромагнітні контактори, у яких вмикання контактної системи здійснюється електромагнітом.

Вмикання і вимикання електродвигуна контактором може здійснюватися також автоматично. У цьому випадку живлення на обмотку контактора подається через контакти реле автоматики.

Контактори не мають пристроїв, що реагують на перенавантаження або струми коротких замикань ( КЗ ). Ці функції виконують запобіжники або автомати, ввімкнені послідовно з контактором, або теплові реле.

На відміну від автоматів контактори не мають механічних пристроїв, що утримують контактор у положенні „Ввімкнено”. У такому положенні контактор утримується електромагнітом. При значному зниженні напруги в ланцюзі керування, а також при його зникненні, контактор автоматично відмикається.

3.Автоматичний повітряний вимикач ( автомат ) - це апарат, призначений для автоматичного розмикання електричних ланцюгів при ненормальних режимах ( струмах короткого замикання, перевантаженні ) і для рідких вмикань і відмикань при нормальних режимах роботи.

Для того, щоби його ввімкнути, використовують ручку 2, чи привід-1(YA). Після завершення цієї операції вимикач утримується у цьому положенні клямкою 14, зубцями 15, пружиною 16. Максимальний розчеплювач-17 спрацьовує, коли через його обмотку YAT1 проходить струм КЗ. Створене зусилля переборює натяг пружини 16, важелі 3 переходять” мертву точку” і вимикач відключається пружиною 4.

Якщо на нижню обмотку YAT2 подати напругу, можна дистанційно відключити апарат.

Рисунок1.2 Автоматичний вимикач

При зниженні чи зникненні напруги спрацьовує мінімальний розщеплювач 18, який також відключає автомат.

При відключенні спочатку розмикаються головні контакти 5-11, а слідом й дугогасильні 7. Дуга з цих контактів видувається вгору, в дугогасильну камеру 8, де вона й гасне.

5.Магнітний пускач – це пристрій, що складається, як правило, із триполюсного контактора, вбудованих теплових реле і допоміжних контактів ( блок контакти ).

Магнітні пускачі призначені для керування трифазними електродвигунами потужністю до 75 кВт.

\

Рисунок 1.3—Магнітний пускач та схема керування асинхронним короткозамкнутим двигуном

При натисканні кнопки „ПУСК” (SB1) замикається ланцюг живлення обмотки магнітного пускача КМ через кнопку SB2 і контакти, що розмикаються, теплових реле КST(11) .

Якір 6 електромагніта притягується, вмикаючи головні контакти 2 в ланцюзі живлення електродвигуна М і допоміжні контакти SQ, що шунтують кнопку SB1.

При перенавантаженні електродвигуна спрацьовує одне з теплових реле KST, розриваючи своїми контактами ланцюг обмотки КМ. Електродвигун відключається.

При натисканні кнопки SB2 також розривається ланцюг обмотки магнітного пускача і електродвигун відмикається.

Для захисту двигуна від коротких замикань служать автомати чи запобіжники F.

Запобіжник – це комутаційний апарат, призначений для автоматичного одноразового відмикання ланцюга, що захищається, при КЗ або перенавантаженні.

Порцелянова камера 1 заповнена кварцовим піском 6 (99)у якому розміщенні плавкі вставки 2.

На кожній вставці зроблені прорізі 7, які зменшують переріз вдвічі.

Для зниження температури плавлення вставки використовують металургійний ефект – на мідні вставки напаяні олов’яні кульки, що зменшує температуру плавлення міді майже вдвічі до 475 та значно прискорює процес розплавлення вставки.