Ноябрь 2008
Контакторы — это коммутационные электромагнитные устройства, предназначенные для дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Они широко используются в электроустановках промышленных предприятий и являются основными силовыми аппаратами современных автоматизированных электроприводов. В электроустановках трехфазного переменного тока применяют трехполюсные контакторы, которые состоят из электромагнитной, контактной и дугогасительной систем (рис. 4.3, о — в).
Электромагнитная учение служит для дистанционного управления (включения и отключения) контактором и состоит из ярма с сердечником, якоря, короткозамкнутого витка, катушки электромагнита и деталей крепления электромагнита к изоляционной панели. Сердеч-1 ник и якорь набраны из листов электротехнической стали толщиной 0,55 мм (крайние листы имеют толщину 0,8 мм).
Контактная система состоит из главных подвижных и неподвижных контактов, гибких связей и вспомогательных контактов, служащих для переключения в цепях управления контактором, блокировки ; и сигнализации. Главные контакты обеспечены дугогасительной системой, которая представляет собой камеру с дутогасительными стальными пластинками, покрытыми слоем меди. комната выполнена из огнестойкого материала и состоит из двух половин. Пластины внутри камеры расположены перпендикулярно к стволу электрической дуги, которая (при отключении контактора) втягивается в решетку, разделяется в ней на ряд мелких дут, охлаждается и гаснет.
В трехполюсном контакторе имеются три пары главных контактов, обеспеченных тремя (сообразно одному на каждый полюс) дугогасительными устройствами.
Управление контактором осуществляется следующим образом. При
Рис. 4.3. Трехполюсной контактор:
а — совместный вид; б — электромагнитная система; е — контактная и дугогасительная системы; 2 — изоляционная панель; 2 — дугогасительная камера; 3 — упор; 4 — электромагнит; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — изоляция вала; 8 — крепление контактной системы для валу; 9 — блок-контакты; 10 — подшипник; 11 — ярмо с сердечником; 12 — катушка электромагнита; 13 — держатель якоря; 14 — якорь; 15 — короткозам-кнутый виток; 16 — пластины решетки дугогасительиой камеры; 17 — неподвижный главный контакт; 28 — подвижный первый контакт; 29 — контактная пружина; 20 — держатель подвижного контакта; 21 — гибкая связь подаче напряжения в цепь катушки электромагнита ее сердечник притягивает якорь, кто поворачивается на определенный угол и прижимает подвижные контакты, находящиеся на одном валу с неподвижным якорем, к неподвижным. При разрыве электрической цепи катушки ее палка перестает удерживать якорь и подвижные контакты отпадают, разрывая электрическую силовую цепь.
Якорь во включенном состоянии может выдерживать и защелкой. В таких контакторах имеется дополнительное электромагнитное устройство, отключающее контактор путем освобождения его подвижной части из-под защелки.
При выполнении текущего ремонта контакторов для месте их установки сначала отсоединяют все провода, кабели и шины (капитальный ремонт обычно производят в электроремонтных мастерских). В процессе ремонта главным образом заменяют поврежденные сиречь изношенные детали новыми и затем регулируют и испытывают контакторы. В основном приходится менять главные контакты, гибкие соединения, дугогасительные камеры, катушки электромагнитов, пружины и ко-роткозамкнутые витки.
С главных контактов снимают дугогасительные камеры, откручивают винты, которыми гибкие соединения крепятся к подвижным контактам, и удаляют подвижные контакты. Затем убирают неподвижные контакты, промывают их. В некоторые случаях зачищают контактные поверхности всех разобранных соединений, смазывают их тонким слоем технического вазелина. Далее контакты устанавливают на столица в последовательности, обратной разборке.
Поврежденные гибкие медные пластины заменяют новыми. В случаях, когда таких пластин более 20%, рекомендуется полностью заменить гибкие соединения новыми. Камеры с сильно испорченными внешними или внутренними деталями также заменяют новыми.
Неисправную катушку электромагнита меняют для новую или перематывают ее обмотку, выдерживая диаметр провода и количество витков. При намотке катушки тонким проводом для выводов используют податливый провод диаметром 0,8 мм и более. При этом выводы соединяют с проводом катушки припоем ПОС 30, а затем места пайки изолируют полоской миканита толщиной 0,3 мм и шириной 8-10 мм. Выводы катушки закрепляют на каркасе нитками, к концам припаивают медные наконечники, а готовую катушку обматывают хлопчатобумажной лентой. Окончательно катушку проверяют пробным (не менее 10 циклов) включением и отключением контактора.
Лопнувший короткозамкнутый виток заменяют новым: прежде отгибают стальные пластины, прикрепленные к крайним листам пакета сердечника, вынимают поврежденный виток из желоба в сердечнике, а затем устанавливают в желоб новый виток и закрепляют его, загибая стальные пластины.
Поврежденные пружины заменяются новыми из числа запасных, поставляемых в комплекте с контактором.
Если нарушена изоляция вала подвижных контактов, ее заменяют новой, сделанной из материала, равноценного заменяемому сообразно своим свойствам и толщине.
По окончании основных операций с помощью динамометра измеряют начальное и конечное нажатия главных контактов.
На заключительном этапе ремонта контактора проверяют, правильно ли собрана схема, прочно ли закреплены подвижные контакты для валу и хорошо ли прилегает якорь к сердечнику. Затем проводят по-слеремонтные испытания: измеряют сопротивление изоляции, омическое противодействие обмотки катушки электромагнита и определяют точность работы контактора при снижении напряжения.
Изоляцию испытывают мегаомметром на 500 В, проверяя ее сопротивление промеж токопроводящими частями контактора и другими частями, не находящимися под напряжением. Сопротивление изоляции должно быть не более 0,5 МОм. Омическое противодействие обмотки катушки электромагнита, измеренное при 20° С, не должно отличаться от паспортных данных более чем на 10 %. Контактор, обыкновенный вертикально, должен включаться при пониженном напряжении, составляющем 85 % номинального.
Значительный нагрев контактов и катушки электромагнита, а также сильное гудение электромагнитной системы свидетельствуют о неудовлетворительном качестве ремонта и некачественной регулировке отдельных деталей и систем контактора (главным образом электромагнитной и контактной).
Автоматический воздушный выключатель предназначен для автоматического отключения электрических цепей при возникновении в них токов перегрузки и короткого замыкания, а также быть недопустимом снижении или полном исчезновении напряжения. Автоматический выключатель называют воздушным, потому что электрическая дуга, возникающая между его контактами в момент отключения, гасится в воздухе. Такие выключатели выполняют, ровно правило, функции защитных аппаратов, однако при необходимости могут быть использованы в качестве коммутационных аппаратов ради редких эксплуатационных включений тех электрических цепей, в которых они установлены как аппараты защиты.
С помощью автоматических выключателей можно осуществлять дистанционное господство электрооборудованием и быстрое восстановление питания электроустановок повторным включением. Эти выключатели выполняют на токи до нескольких тысяч ампер. В зависимости от количества полюсов они бывают одно-, двух- и трехполюсные. Основными частями выключателя являются контактная и дугогаси-тельная системы и уловка свободного расцепления (рис. 4.1).
Контактная система автоматических выключателей небольшой мощности (на токи до 100 А) может замечаться одноступенчатой (рис. 4.2, а) или двухступенчатой (главные и дугогасительные контакты). Одноступенчатую систему контактов применяют и в выключателях средней мощности (до 600 А), если рабочие поверхности контактов имеют
Рис. 4.1. Автоматический воздушный выключатель А15-Т для 600 А переменного
тока:
а — общий вид; б, в — контактная система во включенном и отключенном положениях автомата; 1 — плита; 2 — конструкция свободного расцепления; 3 — болт заземления; 4 — механический замедлитель расцепления; 5 — электромеханический привод; 6 — максимальные расцепители; 7 — резистор; 8 — предохранитель; 9 — реле управления; 10 — дополнительный расцепитель; 22 — паиель зажимов; 12 — отключающий валик; 23 — главный вал; 14 — селективный валик; 25 — коммутатор; 26 — пружина отключения выключателя; 17 — дугогасительная комната; 28 — огнестойкая перегородка; 29, 29 — нижняя и верхняя гайки; 20 — держатель; 21 — промежуточный контакт; 22 — ду го гасительные контакты; 23 — главный контакт; 24 — фасонный винт; 25 — стакан динамометра; 26 — шкала динамометра с указателем; 27 — штифт; 28 — плоская пружина; 30 — регулировочная гайка
металлокерамическое покрытие. В мощных выключателях используют двух- или трехступенчатую систему контактов. В последнем случае (рис. 4.2, б) контактная разряд выключателя состоит из главных (рабочих), промежуточных (переходных) и дутогасительных (разрывных) контактов. Промежуточные контакты служат для облегчения перехода тока с главных контактов на дугогасительные при отключении.
Рис. 4.2. Контактная и дугогасительная системы воздушного выключателя: а — одноступенчатая; б — трехступенчатая; 1 — вал; 2, 16 — главные подвижные контакты; 3, 15 — главные неподвижные контакты; 4, 11 — дугогасительные камеры; 5> 10 — дугогасительные решетки; 6, 8 — контактные пружины; 7, 17 — гибкие связи; 9, 12 — дугогасительные подвижные и неподвижные контакты; 13 — промежуточный ленивый контакт; 14 — промежуточный подвижный контакт
Дугогасительная система выключения состоит из дутогасительных (подвижных и неподвижных) контактов и камеры с решеткой. Эта система служит для ограничения размеров и быстрого гашения электрической дуги, возникающей между расходящимися контактами около разрыве ими электрической цепи. Действие дугогасительного устройства основано на растяжении и охлаждении электрической дуги в камере. Камера представляет собой асбоцементную коробку, в которой расположена дугогасительная решетка из стальных пластин, покрытых тонким слоем меди, предохраняющей стальные пластины от коррозии.
Гашение дуги в камере происходит следующим образом. около разрыве автоматическим выключателем электрической цепи с рабочими токами (токами перегрузки или токами короткого замыкания) между его контактами возникает электрическая дуга, которая под воздействием электродинамических сил растягивается вдоль пластин решетки, разделяется для ряд мелких дуг и, соприкасаясь с поверхностью пластин, быстро охлаждается и гаснет.
Механизм свободного расцепления автоматического выключателя выполняет следующие функции: предотвращает возможность удержания контактов выключателя во включенном состоянии присутствие возникновении аварийного режима работы в защищаемой цепи; обеспечивает быстрое расхождение контактов, не зависящее от аппарата, типа и массы привода. Этот механизм представляет собой несколько шарнирно связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые в свою очередь связаны с отключающей пружиной.
В автоматических выключателях выходят из строя особенно контакты, отключающие механизм и пружины (износ и плавление контактов, нарушение регулировки механизма, ослабление пружин). В результате электрического и механического воздействия может нарушаться изоляция обмотки электромеханического привода или главного вала. В зависимости от характера повреждения автоматические выключатели ремонтируют в электроремонтном цехе или для месте их установки. В последнем случае их отключают от электрических линий, а также принимают меры для предотвращения дистанционного управления выключателями.
При ремонте контактов (обгорание, оплавление и изнашивание из-за высокой температуры электрической дуги, преимущественно при разрыве ими больших токов) откручивают винты крепления дугогасительных камер и осторожно их снимают. Закопченные стальные омедненные пластины решетки очищают от нагара щеткой, моют и протирают чистыми тряпками. Затем промывают и опиливают напильником немного обгоревшие контакты выключателя, снимая с их рабочих поверхностей частицы оплавленной меди. С сильно оплавленных контактов напильником убирают наплывы меди, стараясь сохранить их форму. При уменьшении размеров контактов более чем на 30 % их заменяют новыми.
В автоматических выключателях, которые часто включаются и выключаются, не лишь изнашиваются контакты, но и нарушается их регулировка. Это приводит к перегреву контактов при работе и выходу их из строя. Поэтому после ремонта контактов надо отрегулировать контактную систему. Это одна из важнейших операций ремонта, от которой зависит продолжительная нормальная работа выключателя.
В процессе регулировки контактной системы добиваются соприкосновения сначала главных, затем промежуточных и дугогасительных контактов, чтобы очередность их включения при работе выключателя обратная. Соприкосновения главных контактов достигают, изменяя положение их держателей с помощью гаек, промежуточных контактов — сгибанием в нужном направлении плоской пружины, а дутога-сительных — используя регулировочные гайки.
Контактная система регулируется беспричинно, чтобы в момент касания дугогасительных контактов зазор между подвижным и неподвижным промежуточными контактами был не менее 5 мм, а в момент касания промежуточных контактов зазор между главными контактами составлял не менее 2,5 мм. Провал (промежуток, на которое может сдвинуться плоскость соприкосновения включенных контактов, если убрать неподвижный контакт) главных контактов во включенном положении отрегулированного автоматического выключателя повинен быть не менее 2 мм, а раствор (наименьшее расстояние между контактами в разомкнутом состоянии) дугогасительных контактов в отключенном положении выключателя — не менее 65 мм.
При ремонте автоматического выключателя производят также проверку и регулировку начального и конечного нажатий его контактов. Начальное нажатие контактов — это старание пружины в месте первоначального касания подвижных и неподвижных контактов, а конечное — усилие пружины в месте конечного касания контактов. Эти усилия замеряют специальным динамометром, поставляемым заводом-изготовителем вместе с выключателем. Усилия не должны отличаться от паспортных данных более чем на 10 %.
Проверяют также, правильно ли расположены рычаги для отключающем валике и есть ли необходимый зазор между рычагом валика и бойком расцепителя. Рычаги должны быть без перекосов и смещений, а зазор писать 2-3 мм, иначе расцепитель не отключит выключатель при недопустимом снижении или полном исчезновении в питающей сети напряжения.
быть ремонте автоматического выключателя подвергают проверке резисторы, плавкую вставку предохранителя, состояние контактов конечного выключателя и вспомогательных контактов.
В отремонтированном выключателе проверяют легкость хода подвижных частей, отсутствие заеданий в механизме и касаний подвижных контактов стенок дугогасительных камер, для чего 10 - 15 единовременно медленно включают и выключают выключатель вручную. При установке отремонтированного выключателя необходимо убедиться в том, который соединяемые с ним провода, кабели или шины не создают недопустимых усилий на его контакты или выводы. I Качество ремонта выключателя определяют 15 - 20 циклами включений и выключений прежде под напряжением без нагрузки, а затем при 50 %-й и полной номинальной нагрузках. Проверяют также работу всех расцепителей и устанавливают необходимые токи вставок максимальных расцепителей, после чего выключатель испытывают быть номинальных нагрузках по программе и нормам завода-изготовителя.
4.1. Общие сведения
Электрические аппараты предназначены для включения и отключения, управления, регулирования и защиты электрооборудования и участков электрических цепей. В зависимости от назначения их разделяют на четыре группы:
коммутационные — ради включения и отключения электрических цепей;
защиты — защищающие электрические цепи от перегрузки, токов короткого замыкания, недопустимого повышения напряжения, снижения или исчезновения напряжения;
токоограничивающие и пускорегулирующие — для пуска, регулирования частоты вращения двигателей, изменения тока в электрических цепях, ограничения тока при коротком замыкании;
выполняющие зараз несколько из перечисленных выше | функций — включение и отключение электрических цепей, защита их
от перегрузок, токов короткого замыкания и др.
В зависимости от номинального напряжения различают электрические аппараты накануне 1000 В (обычно до 660 В) и свыше 1000 В.
В электрических аппаратах чаще всего повреждаются подвижные и неподвижные рабочие контакты, а также промежуточные и дугогаси-: тельные, реже детали механизмов, пружины, пластины дугогасительных камер и изоляция.
Основным показателем качества любого контакта является его переходное сопротивление, которое зависит главным образом от состояння контактных поверхностей и степени прижатия их одна к противоположный, так как контактные поверхности соприкасаются не по всей их площади, а только в отдельных точках, называемых точками соприкосновения. Плохо обработанные и окислившиеся контакты имеют большое переходное оппозиция.
Тщательная слесарная обработка контактных поверхностей позволяет убрать оксидную пленку и получить наибольшее количество точек соприкосновения. Контактные поверхности медных контактов рекомендуется обрабатывать надфилем или напильником.
В электроустановках старание до 1000 В в качестве силовых выключателей используются рубильники, пакетные выключатели, автоматические выключатели, магнитные пускатели, контакторы. При отключении этих аппаратов возникающая между контактами дута легко гасится без применения специальных дутогасительных устройств (в рубильниках) сиречь с помощью простых дутогасительных приспособлений (дутогасительных решеток в контакторах или автоматических выключателях). Легкость гашения дуги в этих случаях объясняется тем, что при против низком напряжении напряженность электрического поля между расходящимися контактами небольшая, воздух ионизируется незначительно, поэтому дуга неустойчивая и поспешно гаснет.
Отремонтированные трансформаторы проходят контрольные (окончательные) испытания, которые должны подтвердить высокое качество выполненного ремонта, отсутствие дефектов, согласие их характеристик паспортным значениям, а также требованиям ГОСТов:
• испытание трансформаторного масла;
• определение коэффициента трансформации и группы соединения обмоток;
• измерение сопротивления обмоток постоянному току;
• измерение токов, потерь холостого хода и короткого замыкания;
• измерение сопротивления изоляции обмоток;
• испытание электрической прочности главной изоляции повышенным напряжением промышленной частоты;
• разложение электрической прочности витковой изоляции индукционным напряжением.
Испытание трансформаторного масла осуществляют на электрическую прочность (пробой и диэлектрические потери). Для этого берут пробу масла (из бака трансформатора и чистую сухую стеклянную посуду не менее 0,5 л) и заливают ее в маслонробоннын аппарат. после 20 мин (за это время из масла выходят пузырьки воздуха) плавно повышают напряжение, наблюдая за стрелкой вольтметра, предварительно пробоя. Выполняют 6 пробоев с интервалом 10 мин. Первый пробой не учитывается. Среднее арифметическое пробивного напряжения остальных пяти пробоев принимают за пробивное напряжение трансформаторного масла, которое должно оставаться не менее 25 кВ для трансформаторов с напряжением до 15 кВ включительно и не менее 30 кВ — с напряжением 15 - 30 кВ.
При ремонте выполняют и химический анализ масла, в результате которого определяют кислотное количество, температуру вспышки паров, реакцию водной вытяжки, массу взвешенного угля и механических примесей. Одновременно проверяют прозрачность масла.
Рис. 3.12. Схема измерения коэффициента трансформации с помощью двух вольтметров с переключателями
Коэффициент трансформации проверяют сообразно схеме, приведенной на рис. 3.12, чтобы убедиться в правильности числа витков, сборки схемы соединения обмоток и подключения отводов к переключателю. Одновременно подают напряжение (не менее 2 % номинального) для все фазы трехфазного трансформатора и все ступени напряжения, отклонение но фазам не должно побеждать 2 %.
При проверке группы соединения определяют правильность соединения обмоток и их соответствие группе.
Измерение сопротивления обмоток постоянному току позволяет выявить дефекты, допущенные при ремонте: обрыв параллельных проводников обмоток; низкое качество соединений пайкой; незавидный контакт в месте присоединения отвода к переключателю и др. Перечисленные дефекты увеличивают сопротивление обмоток за счет повышения переходного сопротивления на дефектных участках. Измеренные сопротивления по всем фазам и ступеням не должны отличаться более чем на 2 %.
Измерение тока и потерь холостого хода проводят для выявления таких дефектов в магнитной системе трансформатора, которые увеличивают ток холостого хода и дополнительные потери, снижающие КПД трансформатора, а в отдельных случаях приводят к недопустимому нагреву. для обмотку НН подают симметричное напряжение частотой 50 Гц при разомкнутой обмотке ВН и плавно увеличивают его от нуля до номинального значения. около этом измеряют ваттметром мощность, потребляемую трансформатором, и амперметрами — линейные токи.
Допущенные при ремонте трансформатора неправильная транспозиция проводов, обрыв или надлом одного из параллельных проводов, плохой контакт и применение проводов заниженного сечения увеличивают омическое сопротивление обмоток и вызывают дополнительные потери энергии в них присутствие нагрузке. Перечисленные дефекты выявляются путем проведения опыта короткого замыкания и сопоставления фактических и расчетных потерь в обмотках. При опыте короткого замыкания вводы обмоток НН трансформатора замыкают между собой, а к вводам обмоток ВН подают такое напряжение, присутствие котором в обмотках устанавливаются номинальные токи. Измерение потерь энергии при опыте короткого замыкания сопоставляют с расчетными. Если они выше расчетных, значит в трансформаторе имеются неисправности.
Измерение сопротивления изоляции обмоток осуществляется мегаомметром между обмоткой ВН и баком быть заземленной обмотке НН, обмоткой НН и баком при заземленной обмотке ВН, обмотками ВН и НН, соединенными между собой, и баком. Сопротивление изоляции обмоток трансформатора до 35 кВ считается удовлетворительным, разве оно не менее 300 МОм для трансформаторов мощностью до 6300 кВ-А включительно и 600 МОм для трансформаторов 10 000 кВ-А и выше.
Испытание электрической прочности главной изоляции (промеж обмотками различных напряжений и каждой из них относительно заземленных частей трансформатора) повышенным на-
пряжением промышленной частоты заключается в том, что от специального трансформатора с регулируемым напряжением подают повышенное старание (25 кВ для трансформаторов 6кВ, 35 кВ — 10 кВ, 85 кВ — 35 кВ) частотой 50 Гц на исследуемые обмотки трансформатора. Если в течение 1 мин с момента подачи испытательного напряжения амперметр не показывает увеличения тока, а вольтметр — уменьшения напряжения и внутри трансформатора отрицание потрескиваний, напряжение снижают до нуля и считают, что трансформатор выдержал испытание.
разыскание электрической прочности витковой изоляции индуктированным напряжением проводят таким образом: к обмотке НН при разомкнутой обмотке ВН и заземленном баке трансформатора подают от генератора испытательное напряжение: 115 % номинального — при магнитопроводе шпилечной конструкции, 130% — быть бесшпилечной конструкции. Трансформатор считается выдержавшим испытание, если в течение 1 мин не наблюдаются скачки тока, разряды и другие явления, свидетельствующие о повреждении изоляции.