Устройство электрических двигателей

 

Рис.34

 

Схема состоит из двух магнитных  пускателей К1 и К2, кнопок ПВ («Пуск вперед»), ПН («Пуск назад») и СТ («Стоп»), двигателя постоянного тока.

При включении кнопки ПВ («Пуск вперед») электрический ток проходит по цепи: «+» источника питания, замкнутая кнопка СТ («Стоп»), замкнутые контакты кнопки ПВ («Пуск вперед), замкнутые контакты К2, магнитный пускатель К1, «--» источника питания. Магнитный пускатель сработает и замкнет свои сигнально-блокировочные (в цепи управления) и силовые контакты (в цепи якоря). Когда сигнально-блокировочный контакт К1¹, подключенный параллельно кнопки ПВ, замкнется кнопку ПВ можно отпустить. Через замкнутые контакты К1, в цепи ротора,  напряжение сети будет приложено к якорю, по цепи: «+» источника питания, замкнутый контакт К1, сопротивление Rя, катушка якоря, замкнутый контакт К2, «--» источника питания.  Двигатель начнет вращаться. Второй сигнально-блокировочный контакт К1¹ разомкнется и заблокирует магнитный пускатель К2, для того чтобы не включались одновременно два пускателя «Вперед» и «Назад».

Для того чтобы двигатель  вращался в другую сторону необходимо нажать кнопку ПН («Пуск назад»). Электрический ток потечет по цепи: : «+» источника питания, замкнутая кнопка СТ («Стоп»), замкнутые контакты кнопки ПН («Пуск назад»), замкнутые контакты К1, магнитный пускатель К2, «--» источника питания. Магнитный пускатель К2 сработает и замкнет свои контакты. Когда сигнально-блокировочный контакт К2¹, подключенный параллельно кнопки ПН, замкнется кнопку ПН можно отпустить. Через замкнутые контакты К2, в цепи ротора,  напряжение сети будет приложено к якорю, по цепи: «+» источника питания, замкнутый контакт К2, катушка якоря, сопротивление Rя,  замкнутый контакт К1, «--» источника питания.  Двигатель начнет вращаться в противоположном направлении.

Для остановки двигателя  необходимо нажать кнопку СТ («Стоп») цепь питания магнитных пускателей будет порвана. Обесточенные пускатели разомкнут свои контакты в цепи якоря и двигатель остановится.

 

 

7.5 Защита электрических двигателей

 

Нормальная эксплуатация электрических двигателей возможна при правильной организации их защиты от выхода из строя в различных  аварийных режимах.

Применяют следующие виды электрической защиты электродвигателей: максимально-токовую от коротких замыканий  или недопустимых бросков тока; защиту от перегрева, обрыва обмотки возбуждения  перенапряжения, превышения напряжения, самозапуска и др.

Максимально-токовая  защита двигателя  обеспечивает немедленное  отключение его силовой цепи при  возникновении недопустимо больших  токов. В силовых цепях эта защита осуществляется: плавкими предохранителями, автоматическими выключателями и максимально-токовыми реле (Рис.28, а, б, в)

                                               

Рис.28                                                 

 

 

 Рис.28 Типовые  узлы защиты электродвигателей при коротких замыканиях:

а. С плавкими предохранителями

б. С автоматами

в. С максимально-токовыми реле

            

 

 

               

Ток плавкой вставки в  предохранителях и ток установки  автомата или максимально-токового реле выбирают для асинхронных короткозамкнутых двигателей из следующих условий: нормальный пуск (t_п>5 c)  I_{вст.ном.}³0,4I_п; тяжелый пуск (t_п>10 c)     I_{вст.ном.}³(0,5¸0,6)I_п ; независимо от условий пуска I_{вст.ном.}³(1,3¸1,5)I_п .

 

Защита  двигателя от перегрева обеспечивает отключение электрической машины в  случае перегрузки механизма. При продолжительном режиме работы асинхронного двигателя используют два тепловых реле FР1 и FР2 (Рис.29) или автоматы с тепловым расцепителем, при повторно-кратковременном режиме – два максимально-токовых реле FA1 и FA2 (Рис.30). Реле FA3 служит для защиты двигателя от коротких замыканий. Для асинхронных двигателей используют два тепловых или максимально-токовых   реле в двух фазах, а для машин постоянного тока ставят одно реле.

Номинальный ток нагревательного  элемента теплового реле и теплового  расцепителя автомата выбирают из условия                                           I_н.э.= I_т.р.»  I_ном.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                         

 

Рис.29

 

В схему (Рис.30) вводится реле времени КТ, которое шунтирует контакты реле FA1 и FA2 во время пуска двигателя (пусковой ток значительно больше, чем ток нагрева). Ток уставки максимально токовых реле выбирают следующим образом: I_3ф<I_уст<I_2ф (I_3ф, I_2ф –токи при работе двигателя на двух и трех фазах).

 

 

                            

 

 

 

Рис.30

 

Защита  двигателя от обрыва обмотки возбуждения  обеспечивает отключение обмотки якоря.  Она осуществляется с помощью минимального токового реле KF, которое включается в цепь обмотки возбуждения синхронного двигателя и машины постоянного тока (Рис.31)                                       

Рис.31 

 

 

При протекании нормального  тока возбуждения реле KF втянуто и его контакт в цепи катушки KM замкнут.

При исчезновении или чрезмерном снижении тока возбуждения катушка  реле KF не может удержать свой контакт в замкнутом состоянии, что приводит  к отключению ее и двигателя. Обрыв обмотки возбуждения в машинах постоянного тока может привести к недопустимому возрастанию угловой скорости и механическому разрушению якоря.

Защита  двигателя от перенапряжения в обмотке  возбуждения необходима при отключении ее от сети. Из-за большой индуктивности обмотки возбуждения LM может возникнуть ЭДС самоиндукции, превышающая номинальную, и привести к пробою изоляции обмотки. Для защиты эту обмотку обычно шунтируют разрядным резистором R_p (Рис.31), сопротивление которого (3¸6)R_LM. Для снижения потерь электрической энергии в цепь разрядного резистора включен диод V.

Защита от превышения напряжения обеспечивает отключение двигателя  от сети  при увеличении напряжения более 10—15% номинального. При этом с  помощью реле максимального напряжения KV (Рис.32) отключается обмотка якоря двигателя.

 

 

 

 Рис.32         

 

 

Защита  от самозапуска (нулевая защита) обеспечивает отключение двигателя при исчезновении или чрезмерном снижении напряжения сети. При кнопочном управлении (Рис.30) защиту осуществляет контактор КМ, который, отпадая, размыкает свой блокировочный контакт, шунтирующий кнопку SB2, и поэтому самовыключения не произойдет. При управлении с помощью команд контроллера используют реле минимального напряжения.

 

 

8 Техника безопасности

8.1 ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМ

Современный уровень технического прогресса невозможен без широкого внедрения электрооборудования, что  в свою очередь вызывает необходимость  постоянного совершенствования  требований к его безопасному  обслуживанию и средств защиты.

Работа в области электробезопасности  должна основываться на продуманной, четкой, конкретной системе мероприятий, обеспечивающей полное и точное выполнение «Правил  технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники  безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». Особое внимание руководители электрохозяйства, должны уделять строжайшему  выполнению требований указанных Правил относительно содержания и эксплуатации электрических сетей и станций, включая распределительные устройства, где по данным статистики чаще всего  происходят несчастные случаи. Большое  число несчастных случаев бывает при обслуживании и ремонтах электропривода, пускорегулирующей аппаратуры, электрического освещения, сварочных аппаратов, электрифицированного транспорта, электрооборудования, подъёмно-транспортных механизмов, ручного переносного инструмента, а также высокочастотных установок.

Электроустановки по напряжению разделяются на две группы: напряжением  до 1000 В и свыше 1000 В. Практика свидетельствует, что электротравмы, как уже было сказано выше, чаще случаются в электроустановках с напряжением до 1000 В.

Большая часть несчастных случаев происходит из-за низкого  уровня организации работ, грубых нарушений  Правил, в том числе:

1. Непосредственного прикосновения к открытым токоведущим частям и проводам.
2. Прикосновения к токоведущим частям, изоляция которых повреждена.
3. Прикосновения к металлическим частям оборудования, случайно оказавшихся под напряжением.
4. Касания к токоведущим, частям при помощи предметов с низким сопротивлением изоляции.
5. Отсутствия или нарушения защитного заземления.
6. Ошибочной подачи напряжения во время ремонтов или осмотров.
7. Воздействия электрического тока через дугу.
8. Воздействия шагового напряжения и др.

            8.2 ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Электрический ток, действуя на организм человека, может привести к различным поражениям: электрическому удару, ожогу, металлизации кожи, электрическому знаку, механическому повреждению, электроофтальмии (табл 9).

Таблица 9. Характеристика воздействия на человека электрического тока различной силы

Сила тока, мА	Переменный ток 50 — 60 Гц	Постоянный ток
0,6 — 1,5	Легкое дрожание пальцев  рук	Не ощущается
2 — 3	Сильное дрожание пальцев  рук	Не ощущается
5 — 7	Судороги в руках	3yд. Ощущение нагревания
8 — 10	Руки с трудом, но еще  можно оторвать от электродов. Сильные  боли в руках, особенно в кистях и  пальцах	Усиление нагревания
20 — 25	Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание	Еще большее усиление нагревания, незначительное сокращение мышц рук
50 — 80	Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца	Сильное ощущение нагревания. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания
90 — 100	Паралич дыхания и сердца при воздействии более 0,1 с.	Паралич дыхания

Электрический удар ведет к возбуждению живых тканей; В зависимости от патологических процессов, вызываемых поражением электротоком, принята следующая классификация тяжести электротравм при электрическом ударе:

1. электротравма I степени — судорожное сокращение мышц без потери сознания;
2. электротравма II степени — судорожное сокращение мышц с потерей сознания,"
3. электротравма III степени — потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (не исключено и то и другое);
4. электротравма IV степени — клиническая смерть.

Степень тяжести электрического поражения зависит от многих факторов: сопротивления организма, величины, продолжительности действия, рода и  частоты тока, пути его в организме, условий внешней среды.

Исход электропоражения зависит  и от физического состояния человека. Если он болен, утомлен нли находится в состоянии опьянения, душевной подавленности, то действие тока особенно опасно. Безопасными для человека считаются переменный ток до 10 мА и постоянный — до 50 мА.

Электрический ожог различных степеней — следствие коротких замыканий- в электроустановках и пребывания тела (как правило, рук) в сфере светового (ультрафиолетового) и теплового (инфракрасного) влияния электрической дуги; ожоги III и IV степени с тяжелым исходом — при соприкосновении человека (непосредственно или через электрическую дугу) с токоведущими частями напряжением свыше 1000 В.

Электрический знак (отметка тока) — специфические поражения, вызванные механическим, химическим или их совместным воздействием тока. Пораженный участок кожи практически безболезнен, вокруг него отсутствуют воспалительные процессы. Со временем он затвердевает, и поверхностные ткани отмирают. Электрознаки обычно быстро излечиваются.

Металлизация кожи — так называемое пропитывание кожи мельчайшими парообразными или расплавленными частицами металла под влиянием механического или химического воздействия тока. Пораженный участок кожи приобретает жесткую поверхность и своеобразную окраску. В большинстве случаев металлизация излечивается, не оставляя на коже следов. Электроофтальмия — поражение глаз ультрафиолетовыми лучами, источником которых является вольтова дуга. В результате электроофтальмии через несколько часов наступает воспалительный процесс, который проходит, если приняты необходимые меры лечения.

В условиях производства поражение электротоком чаще всего является следствием того, что люди прикасаются к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением. Возможны два варианта таких прикосновений с разной степенью опасности. Первый, наиболее опасный,— одновременное прикосновение к двум линейным проводам (Рис.15а) и второй, менее опасный (таких случаев больше) — прикосновение к одной фазе (рис. 15б). 

Рис. 15а. Двухфазное включение  в цепь тока

 

 

  

Рис. 15б. Однофазное включение  в цепь тока:

 

  9 ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОНТЕРОВ ПО РЕМОНТУ И ОБСЛУЖИВАНИЮ ОБОРУДОВАНИЯ

Электромонтеры по ремонту  и обслуживанию электрооборудования (далее — «электромонтеры») при  производстве работ согласно имеющейся  квалификации обязаны выполнять  требования безопасности, изложенные в «Типовой инструкции по охране труда  для работников строительства, промышленности строительных материалов и жилищно-коммунального  хозяйства», настоящей типовой инструкции, разработанной с учетом строительных норм и правил, Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок, а также требования инструкций заводов-изготовителей  по эксплуатации применяемого механизированного  инструмента, оборудования и технологической оснастки.