Проектирование электроснабжения ремонтно-механического цеха с минимальными капитальными затратами

В отличие от контакторов постоянного тока у контакторов переменного тока условия гашения дуги более легкие, так как дуга на переменном токе менее устойчива и может погаснуть при прохождении переменного тока нагрузки через нуль.

Контакторы переменного тока имеют на электрических схемах те же обозначения, что и контакторы постоянного тока. В схемах управления ЭП применяются и универсальные контакторы, позволяющие коммутировать силовые цепи как постоянного, так и переменного тока.

Бесконтактные полупроводниковые контакторы (прерыватели) строятся на базе силовых полупроводниковых приборов тиристоров и (реже) транзисторов, отличаются широкими функциональными возможностями, высокой степенью износостойкости и значительным быстродействием.

Гибридные или комбинированные контакторы используют в своем составе электромеханические контакторы и полупроводниковые компоненты. В них коммутация осуществляется силовыми полупроводниковыми приборами, а после окончания процесса коммутации включается контактор, й ток проходит через его контакты. За счет этого повышается скорость и управляемость процесса коммутации и исключается частично или полностью появление электрической дуги, а во включенном состоянии уменьшаются потери энергии в аппарате за счет шунтирования полупроводниковых приборов металлическими контактами с малым контактным сопротивлением.

Магнитный пускатель представляет собой специализированный аппарат, предназначенный главным образом для пуска, остановки и реверса асинхронных двигателей. Кроме управления магнитные пускатели обеспечивают с помощью тепловых реле защиту двигателей от токовых перегрузок и сигнализацию об их работе. В соответствии с перечисленными функциями в состав пускателя могут входить контактор, кнопки управления, тепловые реле защиты, сигнальные лампы, размещаемые в одном корпусе. Выпускаемые магнитные пускатели различаются между собой по назначению (нереверсивные и реверсивные), наличию или отсутствию тепловых реле и кнопок управления, степени защиты от воздействия окружающей среды, уровням коммутируемых токов, рабочему напряжению главной цепи.

Бесконтактные пускатели представляют собой полупроводниковые (или гибридные) устройства, обычно тиристорные, которые предназначены для управления двигателями (чаще всего асинхронными и синхронными) и отличаются теми же положительными свойствами, что и бесконтактные (гибридные) контакторы. Они позволяют ограничивать пусковые токи двигателей или их моменты при пуске и получили вследствие этого название «мягкие» пускатели или «мягкие стартеры».

Реле. Реле представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для использования в схемах управления, автоматики, защиты и сигнализации самых разнообразных установок, а также коммутации электрических цепей. Область применения реле очень широкая. Они используются в качестве коммутационных аппаратов, датчиков тока, напряжения и мощности, промежуточных элементов для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов, датчиков времени и различных физических переменных и технологических параметров.

Отличительной особенностью реле является скачкообразное изменение его состояния при достижении входным воздействием на него определенного уровня. По своему исполнению реле делятся на электромагнитные (контактные), полупроводниковые (бесконтактные) и герметичные.

Рисунок. 3.2. Схема устройства электромагнитного реле

Электромагнитное реле по принципу своего действия не отличается от контактора и работает следующим образом (рис. 3.2). На сердечнике 2 магнитной системы реле находится катушка 1, на которую подается входной электрический сигнал. Когда ток (напряжение) в цепи катушки превысит некоторое значение, называемое током (напряжением) срабатывания реле, создаваемая им электромагнитная сила, станет больше противодействующей силы возвратной пружины 10, якорь 3 реле притянется к сердечнику 2 и траверса 6, поднявшись, обеспечит замыкание контактов 8 и размыкание контактов 7. Сила нажатия в контактах создается пружиной 10.

Если уменьшить (отключить) ток (напряжение) в катушке, то якорь под действием пружины 10 перейдет в исходное положение и контакты вернутся в «нормальное» (исходное) положение. Ток (напряжение), при котором якорь реле возвращается в исходное положение, носит название тока (напряжения) возврата или отпускания, а отношение тока (напряжения) возврата к току (напряжению) срабатывания -- коэффициента возврата реле.

Ток (напряжение) срабатывания реле может регулироваться в определенных пределах изменением силы натяжения возвратной пружины 10 с помощью гайки 5, а также за счет зазора 8, величина которого может регулироваться с помощью винта 4. При затяжке пружины 10 или увеличении зазора ток (напряжение) срабатывания возрастает.

Поскольку контакты реле коммутируют небольшие (до 10 А) токи, в них обычно не используются дугогасительные камеры, а конструкции контактов простые.

Промежуточные электромагнитные реле применяются в основном для коммутации электрических цепей и размножения контактов других электрических аппаратов.

Реле времени представляет собой устройство, контакты которого замыкаются или размыкаются с некоторой выдержкой времени после получения сигнала управления.

Электромагнитное реле времени отличается от обычного реле наличием на магнитопроводе магнитной трубки (гильзы), которая и обеспечивает выдержку времени реле при отключении его катушки от источника питания.

Включение реле времени происходит, как у обычного электромагнитного реле. Выдержка времени обеспечивается за счет замедления возврата контактной системы реле в исходное положение из-за более медленного спадания магнитного потока при снятии с катушки напряжения. В соответствии с таким принципом действия электромагнитное реле времени обеспечивает выдержку при размыкании замыкающего контакта и замыкании размыкающего контакта. Выдержка времени реле регулируется путем установки латунной немагнитной прокладки ступенчато или плавно за счет изменения натяжения пружины.

Моторное (электромеханическое) реле времени в своей основе имеет специальный низкоскоростной двигатель и редуктор с большим передаточным числом, на выходном валу которого монтируется рычаг, начальное положение которого устанавливается по шкале уставок времени реле. Рычаг управляет работой вспомогательных контактов, которыми, в свою очередь, включается выходное электромагнитное реле.

Механическое реле времени имеет замедлитель в виде анкерного механизма, управляемого элекгромагнитом. При подаче напряжения на электромагнит (начало отсчета времени) его якорь заводит пружину анкерного механизма аналогично часовому. Последний, начав работать, перемещает подвижный контакт реле.

После заданного времени, определяемого положением (уставкой) неподвижного контакта реле, произойдет замыкание контактной системы, что определит конец отсчета времени.

Некоторые механические реле времени управляются не электромагнитом, а подвижной частью контактора. В этом случае запуск в работу анкерного механизма происходит сразу же после включения контактора. Такие реле времени получили название маятниковых.

Электронные реле времени обычно в своих схемах используют различные полупроводниковые элементы (чаще всего транзисторные) и конденсаторы, время разряда или заряда которых и определяет выдержку времени. Их выходной каскад реализуется на обычном электромагнитном реле.

Реле времени с герметичными контактами имеют ту особенность, что их контакты герметизированы и они являются одновременно и частью магнитопровода реле. Герметизация контактов повышает износостойкость и надежность реле в работе. В настоящее время разработаны герметичные контакты (герконы) на токи включения до 180А, токи отключения до 60А при номинальном токе 6,3А.

Реле максимального тока предназначены для защиты контролируемых цепей и устройств от повышения тока сверх определенной величины.

Реле автоматики, защиты и сигнализации имеют самое разнообразное назначение и исполнение. К наиболее употребляемым в схемах электроснабжения, автоматики и защит относятся реле активной и реактивной мощности, реле счета импульсов, реле сигнализации и т.д.

Коммутационные электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели предназначены для выполнения оперативной и аварийной коммутации в системах электроснабжения и включения и выключения отдельных электрических цепей и нагрузок.

Масляные выключатели характеризуются тем, что гашение возникающей при разрыве электрической цепи дуги происходит путем ее эффективного охлаждения в потоке газопаровой смеси, вырабатываемой дугой в результате разложения и испарения масла. Выключатели этого типа делятся на баковые (многообъемные), в которых масло используется для гашения дуги и изоляции токоведущих частей от бака, и малообъемные (маломасляные), в которых масло используется только для гашения дуги и изоляции контактов одного полюса.

Электромагнитные выключатели отключают цепи путем их размыкания сначала главными, а затем дугогасительными контактами, имеющими дугогасительные камеры. Для гашения дуги применяется так называемое магнитное дутье.

Вакуумные выключатели характеризуются тем, что гашение дуги происходит в вакууме.

Воздушные выключатели. В выключателях этого типа гашение дуги происходит подачей в дугогасительные устройства сжатого воздуха при давлении 6--8 МПа. Этот тип выключателей применяется в качестве сетевых на напряжение 6 кВ и выше, генераторных выключателей на напряжение 6--27 кВ, выключателей для электротермических установок при напряжении 6-220 кВ и в ряде других случаев. Для электрических систем с напряжением 350--500 кВ применяется другая дугогасящая среда -- элегаз, представляющий собой шестифтористую серу (SF₆) и обладающий более высокой электрической прочностью.

Разъединители применяются для коммутации, отключения и переключения обесточенных электрических цепей и, в частности, для отделения на время ремонта или ревизии электрооборудования от смежных установок и линий, находящихся под напряжением, и обеспечения при этом видимого разрыва между ними. Разъединители выпускаются для внутренней и наружной установки.

Отделитель служит для отключения обесточенной цепи высокого напряжения за небольшое (не более 0,1 с) время, для чего снабжается быстродействующим приводом.

Короткозамыкатель служит для создания искусственного короткого замыкания в цепи высокого напряжения. По своей конструкции он подобен заземляющему устройству разъединителя, но снабжен быстродействующим приводом.

3.2 Монтаж электрических аппаратов

Перед монтажом следует ознакомиться с чертежом общего вида панели, на котором показано расположение аппаратов и приборов (рис.3.3, а) с фасадной, а рядов зажимов (рис.3.3, б) с монтажной стороны и приводится перечень монтажных единиц (рис. 3.3, в). Приборы и аппараты необходимо тщательно осмотреть, проверить наличие контактных и крепежных деталей. Электроизмерительные приборы и реле, как полученные со склада, так и доставленные на монтажную площадку установленными на панелях, следует заблаговременно проверить и отрегулировать.

Существуют различные способы установки приборов и аппаратов и закрепления их на панелях, а также подключения к ним проводов. По способу подключения приборы и аппараты, размещаемые с фасадной стороны панели, можно разделить на три группы.

В первую группу входят приборы и аппараты только с задним подключением: показывающие щитовые электроизмерительные приборы, переключатели и кнопки цепей управления, сигнализации и измерения, арматура сигнальных ламп, световые табло и др. Для этих приборов и аппаратов характерно то, что их выводные зажимы и подключаемые к ним провода не проходят через отверстия в панели и находятся от нее на достаточном расстоянии. Поэтому случайное соприкосновение этих зажимов и проводов в местах подключения с панелью практически исключено и нет необходимости заботиться о дополнительной изоляции этих частей.

Вторую небольшую группу составляют приборы, рассчитанные только на переднее подключение, в частности электрические счетчики. Для их подключения провода следует пропустить через панель

Рисунок.3.3. Вид панели с фасадной (о) и монтажной (б) сторон и перечень монтажных единиц (в) на чертеже общего вида панели управления, в которой высверливают отверстия для каждого провода или прорезают окна для прохождения нескольких проводов.

В обоих случаях необходимо принять меры по усилению изоляции (установка изолирующих втулок, обрамление окон рамками из изоляционного материала, надевание на провода трубок из изоляционного материала и т. п.).

К третьей наиболее обширной группе относят аппараты и приборы, рассчитанные для переднего и заднего подключений (большинство реле, отдельные регистрирующие приборы). При монтаже с задним подключением следует усиливать изоляцию шпилек, проходящих через отверстия в панели, для чего на них надевают обычно трубки из изоляционного материала. Следует помнить, что в некоторых приборах и аппаратах одни и те же шпильки служат для подключения внешних проводов и проводов внутреннего монтажа. При подключении внешних проводов возможно проворачивание шпилек и, следовательно, нарушение внутреннего контактного соединения. Поэтому такие шпильки должны фиксироваться контрогайками. При монтаже с передним подключением пользуются теми же приемами, что и для приборов и аппаратов второй группы.

Аппараты и приборы устанавливают в заранее подготовленные отверстия и закрепляют их хомутами, шпильками или распорными скобами (при утопленном монтаже) либо винтами к панели. Приборы и аппараты следует монтировать вдвоем. Один монтажник находится с фасадной стороны панели и контролирует правильность установки прибора или аппарата, а другой -- за панелью и закрепляет прибор.

Переключатель серии УП-5300 устанавливают с задней стороны панели (рис.3.4) и крепят винтами 2, вводимыми через отверстия наличника 3 переключателя в отверстия панели 4 и ввертываемыми в резьбовые отверстия выступов 5 (или скоб) переключателя. После этого надевают и закрепляют рукоятку 1.

Переключатель ПМО рассчитан на два способа установки и крепления. При первом способе (рис. 2.6, а) переключатель устанавливают с задней стороны панели. При этом втулка 15 основания 9 входит в отверстие 13, а фиксирующий выступ 6 -- в отверстие 7 панели 8. Переключатель закрепляют на панели гайкой 5 и контрогайкой 14. После этого к торцу втулки 15 привинчивают наличник 2 и надевают на валик 4 рукоятку 1, привертывая ее к торцу валика. Шплинт 3 предотвращает проворачивание рукоятки относительно валика. Проводники 10, отходящие от контактного узла, выводят через боковые окна 11 кожуха 12.

При втором способе переключатель устанавливают с лицевой стороны панели (рис. 3.5 б). При этом переключатель сначала крепят к щитку 16, а затем вводят через отверстие 19 панели и закрепляют на ней винтами, проходящими через отверстия 17 в щитке и 18 в панели. Проводники, отходящие от контактного узла, выводят через заднее окно переключателя.

Рисунок3.4. Установка универсального переключателя серии УП-5300

Рисунок.3.5. Установка переключателя ПМО первым (а) и вторым (б) способами: 1 -- рукоятка, 2 -- наличник, 3 -- шплинт, 4 -- валик, 5 -- гайка, 6 -- выступ, 7, 13, 17, 18, 19 -- отверстия, 8 -- панель, 9 -- основание, 10 -- проводник, 11 -- окна, 12 -- кожух, 14 -- контргайка, 15 -- втулка, 16 -- щиток

Переключатели ПКУ устанавливают и крепят различными способами. При первом способе (рис. 2.7,- а) переключатель устанавливают за панелью 3, закрепляя к передней скобе 4 винтами 2. При втором способе (рис. 3.6, б) переключатель монтируют за панелью 3, прикрепляя к передней скобе 4 и наличнику 6 винтами 2. Третий способ предусматривает установку переключателя в нише или вырезе панели 3 с креплением к наличнику 6 (рис. .3.6, в), а четвертый -- внутри шкафов или на панелях с креплением к задней скобе 7 (рис. 3.6, г).

Монтаж малогабаритного переключателя (рис. 3.7) завода «Электропульт» рекомендуется выполнять в следующем порядке. Перед установкой переключателя на панели ко всем его неподвижным контактам 1 припаивают провода 2 сечением 0,75 мм². Затем их аккуратно укладывают на поверхности пакетов 8 и собирают в жгут 4, который выводят через закрепительную колодку 3 наружу. Колодка прижимает провода к задней крышке переключателя. Жгут должен иметь запас по длине, чтобы можно было извлекать переключатель без отключения проводов на расстояние, равное полутора частям его длины.

Рисунок.3.6. Установка переключателя ПКУ первым (о), вторым (б), третьим (в) и четвертым (г) способами: 1 - рукоятка, 2 -- винты, 3 -- панель шита, 4, 7 -- передняя и задняя крепежные скобы, 5 -- контактный узел переключателя, 6 -- наличник

Концы проводов маркируют номерами, соответствующими номерам неподвижных контактов, от которых они отходят, после чего их оконцовывают наконечниками 6 одним из известных способов.

Рисунок. 3.7. Малогабаритный переключатель серии МК (а) и рамка для надписей (б): 1 -- неподвижные контакты, 2 - провода, 3 -- колодка, 4 -- жгут, 5 - трубка, 6 -- наконечники, 7 -- кожух, 8 -- пакеты, 9 -- клапан

Для маркировки проводов можно использовать поливинилхлоридную трубку 5 диаметром 2,5 мм,

Переключатель закрывают кожухом 7 и закрепляют на панели с лицевой стороны четырьмя винтами с резьбой МЗ. Если необходимо указать назначение малогабаритного переключателя, под его фланец помещают рамку (рис.3.7, б) с клапаном 9, в который можно вставить вкладыш из бумаги с соответствующей надписью.

Следует отметить, что разнообразие вторичных аппаратов и приборов определяет большое разнообразие способов их установки и закрепления на панелях.



Рисунок.3.8. Элементы крепления арматуры сигнальной лампы (а) и кнопки (б) к панели

Кроме рассмотренных способов установки и закрепления переключателей применяют распространенный способ закрепления некоторых измерительных приборов и арматуры сигнальных ламп (рис. 3.8 а) с помощью распорной скобы /, охватывающей корпус арматуры с винтами 2, прижимающими арматуру передним фланцем к панели после ее установки в соответствующее отверстие, или резьбовых шпилек, которыми снабжены фланцы некоторых аппаратов, например кнопки (рис.3.8, б) со шпильками 3 и гайками 4.

При монтаже деталей оформления щита накладные буквы обычно приклеивают. Рамки для надписей и накладные элементы мнемонической схемы крепят винтами, шпильками или приклеивают.

Приведенные сведения относятся к монтажу нормальных панелей по типу, показанному на (рис.3.8, а) способы прокладки проводов на этих панелях рассмотрены ранее. Монтаж реечных панелей мало отличается от монтажа нормальных панелей как в части установки и крепления аппаратуры, так и при выполнении внутрипанельных и межпанельных электрических связей.

Изменение элементной базы блочных и планшетных панелей привело к изменению технологии их монтажа, особенно внутриблочного. Блочные конструкции применяют не только для панелей щитов управления, но и в релейных шкафах современных комплектных распределительных устройств на напряжение выше 1000В, элементной базой которых являются малогабаритные электрорадиоэлементы, полупроводниковые модули и модули на интегральных микросхемах. Наряду с проводным электромонтажом все большее распространение получает печатный монтаж, выполнение контактных соединений пайкой и накруткой, клеевых соединений.

3.3 Контроль качества монтажа электрических аппаратов

Качество монтажа вторичных цепей, как и вообще качество строительно-монтажных работ, зависит от многих факторов. Поэтому, чтобы сознательно решать вопросы повышения качества на всех этапах производства электромонтажных работ и контроля качества их выполнения,, необходимо знать основные положения, относящиеся к качеству продукции, в том числе и строительной.

Согласно ГОСТу качество продукции -- это совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением продукции.

Процесс формирования строительной продукции, к которому относят и электромонтажные работы, включает: проектирование; изготовление строительных материалов, конструкций и оборудования; производство строительно-монтажных и электромонтажных работ; эксплуатацию введенных в действие объектов.

Нетрудно убедиться, что все эти факторы влияют на качество строительной продукции при монтаже вторичных цепей.

Недостаточная проработка схем вторичных цепей при проектировании может быть причиной появления обходных цепей, приводящих к неправильным действиям устройств, смонтированных по этим схемам. Заниженное сечение жил контрольных кабелей в цепях оперативного тока и трансформаторов напряжения может привести к отказу или ложному действию защиты этих цепей при коротких замыканиях.

Значительное влияние на качество монтажа оказывает качество применяемых материалов, конструкций, Оборудования и инструмента. При использовании некачественного или плохо отрегулированного инструмента для снятия изоляции с проводов надрезанием с последующим удалением, возможно надрезание токопроводящих жил, а впоследствии их обрыв в этих местах. Неисправные пресс-клещи могут стать причиной плохих контактных соединений из-за их недоопрессования.

Даже высокое качество выполнения проекта, материалов и оборудования, а также электромонтажных работ на всех этапах при неправильной эксплуатации смонтированной установки Может вызвать ее повреждение и выход из строя.

И все же основным фактором, обеспечивающим в конечном счете высокое качество строительной продукции, является высокое качество строительно-монтажных работ.

В связи с этим предусматривают комплекс мероприятий, направленных на обеспечение качества электромонтажных работ на всех этапах их производства:

создание нормативной документации, определяющей требования к качеству, электромонтажных работ на основе ГОСТа, СНиПа, ведомственных норм и инструкций, стандартов предприятий и других нормативно-технических документов, издаваемых в стране;

проверку поступающей проектно-сметной и монтажно-технологической документации в целях определения ее пригодности для производства работ;

осуществление входного контроля качества поступающих материалов, электромонтажных изделий, оборудования;

приемку строительной готовности объекта под электрический монтаж;

разработку прогрессивных технических решений в проектах производства электромонтажных работ, обеспечивающих высокое качество монтажа;

изучение и пропаганду передового опыта в вопросах управления качеством электромонтажных работ;

обучение работников прогрессивным методам производства работ;

контроль качества электромонтажных работ на всех стадиях их выполнения (операционный, приемочный); инспекционный контроль;

стимулирование повышения качества монтажных работ на основе премиальной системы оплаты труда;

проведение смотров-конкурсов на лучшее качество строительно-монтажных работ.

Все эти мероприятия по повышению качества электромонтажных работ должны быть предусмотрены, в Плане технического развития и повышения эффективности производства строительно-монтажных организаций.

Основные требования к электроустановкам определены Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), а к выполнению электромонтажных работ -- Строительными правилами и нормами (СНиП -- 3.05.06). На основании этих материалов разработаны нормативные документы по электромонтажной технологии по всем видам работ, которыми руководствуются при их выполнении в электромонтажных организациях.

По мере совершенствования технологии электромонтажных работ, создания новых инструментов, приспособлений, внедрения новых материалов соответствующие изменения и дополнения вносятся в выпущенную ранее нормативную документацию и разрабатываются новые нормативные документы.

Важным моментом в обеспечении высокого качества электромонтажных работ является приемка, обработка и передача на рабочие места для производства работ проектно-сметной и монтаж проектно-технологической документации. При поступлении эта документация после ее регистрации в «Журнале регистрации входящих документов» и ознакомления с ней руководителя электромонтажного управления (начальника, главного инженера) передается для обработки в Участок инженерной подготовки производства (УИПП). При обработке указанной документации необходимые изменения и дополнения вносят во все экземпляры, при этом на титульном листе делают надпись «отменено», «изменено» или «дополнено».

При отсутствии замечаний по поводу изменений или дополнений со стороны проектной организации документация с надписью «к производству работ» передается монтажному участку.

При входном контроле качества материалов электромонтажных изделий и оборудования тщательно осматривают всю поступающую продукцию. При этом проверяют: наличие сопровождающей документации, удостоверяющей качество, количество и комплектность продукции; состояние упаковки и наличие пломб. Детальную проверку продукции осуществляют, выбирая из каждой партии определенную ее часть (выборочная проверка) согласно установленным нормам. Проверку выполняют не только визуально, но и производят необходимые измерения и лабораторные анализы. При обнаружении некомплектности, дефектов и брака в отобранной продукции всю партию проверяют детально.

Принимая оборудование в зону монтажа, линейный инженерно-технический персонал (прораб, мастер) должен удостовериться в его комплектности, сохранности, соответствии электрических характеристик проекту.

Существенно влияют на качество электромонтажных работ уровень строительной готовности объекта и качество строительных работ. Поэтому следует строго придерживаться требований к приемке строительной готовности объекта под электрический монтаж. Сдача -- приемка объектов (помещений и участков работ) под монтаж электрооборудования должна оформляться актами, подписанными представителями заказчика, строительной и электромонтажной организацией. Например, при сдаче помещения под монтаж щитов должны быть произведены все строительные работы, включая выполнение отверстий под болты для крепления панелей и отверстий для прохода кабелей.

3.4 Контроль качества электромонтажных работ

Как указывалось ранее, различают операционный, приемочный и инспекционный контроль качества электромонтажных работ. В части соблюдения электромонтажниками требований нормативных документов и проектов большое значение имеют операционный и приемочный контроль в процессе выполнения и завершения отдельных операций и видов работ. Этот контроль, как правило, осуществляется Прорабами и мастерами подведомственных участков и бригадирами в своих бригадах. Практически все оставшиеся не выявленными недоделки, дефекты и брак обнаруживают при проведении пусконаладочных работ, что должно использоваться в общей системе контроля и оценке качества электромонтажных работ.

3.5 Инструмент и приспособления при монтаже электрических аппаратов

При наладке устройств РЗА используют в основном инструмент и приспособления, указанные ранее: набор ручного электромонтажного инструмента с изолированными ручками, пробники, переносные складные стулья, столы, платформы, светильники, щупы, струбцины, изолированные гибкие проводники с наконечниками и др. Однако при проверке и регулировке реле защиты и автоматики, особенно их механической части, требуется специальный инструмент -- часовые отвертки и тисочки, пинцеты, надфили, специально обработанные стальные пластины для полировки контактов (воронила), плоские и торцевые ключи под гайки от 3 до 10 мм (обыч-

ные и специальной конструкции), набор лапок для изгибания и правки контактных пружин.

Пинцеты служат для удерживания мелких деталей (рис.3.9, а) и зачистки тонких проводов (рис.3.9, б), специальные отвертки (короткая с широкой и короткой ручкой), отвертки с держателем винта (рис.3.10, а) и гибким шлангом (рис.3.10, б) -- для работы в стесненных условиях, лапки (рис.3.11)--при регулировке промежуточных реле, осуществляемой в ряде случаев подгибанием контактных пружин. Торцевой ключ (3.11, а) со сквозным отверстием

Рисунок. 3.9 Пинцеты: а -- для удерживания мелких деталей. 6 -- для зачистки тонких проводов

Рисунок. 3.10 Специальные отвертки:о -- с держателем винта, б -- с гибким шлангом



Рисунок. 3.11. Лапки для изгибания контактных пружин а) со сквозным отверстием б) разрезной.

Под гайку позволяет завинчивать контргайку регулировочных винтов, удерживая последние в фиксированном положении отверткой, а разрезной торцевой ключ (рис.3.11, б) -- закреплять шпильки и другие выводы аппаратов, не отсоединяя подключенных к ним проводов. Для регулировки магнитной системы некоторых реле необходимы ключи из немагнитного материала.

Рисунок.3.12. Набор инструментов релейщика

Особое внимание следует обращать на подбор инструмента и его размещение. В качестве примера можно привести набор инструментов релейщика (рис.3.12), где на планшете в определенном порядке размещены часовая отвертка 1, набор гаечных ключей 2--5, пинцет 6, игла-щуп 7 для проверки состояния подпятников реле, специальный ключ 8 из немагнитного материала, лапки 9 (для изгибания и правки контактных пружин) и 10 (изогнутая), специальный торцевой ключ 11 со сквозным отверстием, воронило 12 и ручка 13 со сменными надфилями.

4. НАЛАДКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 Назначение приемосдаточных испытаний

Важнейшим этапом изготовления машины является этап испытания электрической машины. Испытания электрических машин проводят с целью проверки соответствия их качества требованиям стандартов или технических условий. Они необходимы также после капитального или среднего ремонта машины. Для осуществления этих целей необходимы программы и методики испытания электрических машин. Программы испытания электрических машин должны быть составлены таким образом, чтобы можно было получить все показатели и характеристики машин, установленные техническими условиями. Точность результатов испытаний в значительной степени зависит от методики испытаний. Поэтому в России действует более двадцати пяти государственных стандартов и стандартов СЭВ только на методы испытаний электрических машин. Кроме того, ряд методов испытаний изложен в стандартах на отдельные виды электрических машин.

Проведение испытаний электрических машин необходимо на всех этапах. На стадии проектирования проводят испытания макетных и опытных образцов электрических машин для проверки соответствия выходных показателей и характеристик машины требованиям технического задания. На стадии изготовления испытания отдельных узлов машины (например, обмотки) проводятся после завершения отдельных технологических операций. После сборки машины испытания проводят для проверки соответствия её выходных показателей требованиям технических условий. При эксплуатации электрические машины периодически подлежат ремонту. После ремонта электрическая машина также должна быть испытана.

Испытания электрических машин на электромашиностроительных заводах являются частью общего технологического процесса. Повышение производительности труда приводит к усиленной автоматизации производственных процессов. Это в полной мере относится и к испытаниям. Так, почти на всех машиностроительных заводах испытания проводят на конвейерах. В последние годы всё больше испытаний проводится с применением ЭВМ. При этом ЭВМ не только управляет испытаниями, но и позволяет оперативно анализировать результаты испытаний и на этой основе осуществлять управление качеством изготовления электрических машин.

В стандартах на электрические машины сформулированы технические требования к показателям качества электрических машин. Большинство из них нуждается в проверке путём испытаний электрических машин. К ним относятся требования по надёжности, нагреву, энергетическим показателям (КПД, коэффициент мощности), а также требования к электрической прочности изоляции обмоток, механической прочности вращающихся частей машины, эксплуатационным показателям (таким, как максимальный, начальный пусковой и минимальный моменты, начальный пусковой ток, скорость нарастания напряжения возбуждения и др.), к работе щёточного узла, способности выдерживать кратковременные перегрузки, длительной или кратковременной работе в анормальных условиях, шумам и вибрациям, индустриальным радиопомехам.

По перечисленным, а так же по ряду других требований к качеству электрических машин, в стандартах устанавливаются количественные показатели качества, а также в ряде случаев допуски на них. При испытаниях проверяют соответствие измеренных или рассчитанных показателей качества требованиям стандартов.

4.2 Программа приемосдаточных испытаний

В стандартах на электрические машины приводятся технические требования к показателям качества и программы испытаний для определения этих показателей. Разработана система стандартов на методы испытаний электрических машин. Применяются стандарты на методы испытаний, являющиеся общими для всех видов электрических машин. Так, например ГОСТ 11828-75 и соответствующий ему СТ СЭВ 1347-78 регламентирует отдельные методы испытаний. ГОСТ 25000-81 устанавливает методы испытаний на нагревание; ГОСТ 25941-83 - методы определения потерь и КПД; ГОСТ 11929-87 и СТ СЭВ 828-77 - методы определения уровня шума; ГОСТ 12379-75 и СТ СЭВ 2412-80 - методы оценки вибрации; ГОСТ 12259 и СТ СЭВ 136-74 - методы определения расхода охлаждающего газа; СТ СЭВ 295-76 - методы определения момента инерции вращающейся части; СТ СЭВ 1107-78 - методы определения сопротивления обмоток без отключения машины от сети.

Кроме перечисленных стандартов, распространяющихся на все виды машин, разработаны стандарты на методы испытаний машин переменного тока - ГОСТ 10159-79

Согласно ГОСТ 183-74 различают следующие виды испытаний:

· приёмочные

· приёмо-сдаточные

· периодические

· типовые

· квалификационные

Нас интересуют, прежде всего, приёмо-сдаточные испытания электрических машин. Приёмо-сдаточным испытаниям подвергают каждую электрическую машину. Программы этих испытаний значительно короче, чем приёмочных. (Приёмочные испытания проводятся на опытном образце продукции, с целью приёмки её для серийного производства). Программа этих испытаний наиболее подробная. Цель приёмо-сдаточных испытаний - установить пригодность каждой изготовленной машины к эксплуатации за минимально возможное время испытаний.

Синхронные машины являются обращаемыми - это значит, что синхронный генератор можно использовать и в качестве генератора и в качестве электродвигателя. Это обусловлено одинаковой конструкцией машин и, кроме того, практически одинаковыми конструкциями возбудительных устройств. Активно используются синхронные машины и в качестве синхронных компенсаторов - синхронных машин для генерирования реактивной мощности, основная цель синхронного компенсатора -поддержание коэффициента мощности сети.

Диапазон мощностей синхронных генераторов достаточно велик.

Мощные синхронные генераторы - гидрогенераторы и турбогенераторы - характеризуются значительной мощностью (от 30 до 1200 МВА) и высоким напряжением на статоре (до 30кВ). Эти генераторы применяются на крупных электростанциях.

Наряду с этим широко используются агрегаты для автономного снабжения - небольших населённых пунктов и предприятий, удалённых от промышленных центров, временных промышленных установок и т. п. Эти агрегаты могут быть стационарными и передвижными (рисунок 4).

Рисунок 4. Агрегаты для автономного снабжения.

Основным видом приводного двигателя в таких агрегатах являются дизельные двигатели, а при небольшой мощности агрегата возможно применение бензиновых двигателей. На агрегатах стационарной установки и сравнительно большей мощности применяются газотурбинные двигатели. Диапазон мощности синхронных генераторов для автономного электроснабжения от 5 до 800кВт при напряжении на выходе обычно 230 и 400В, при мощности от 800кВт напряжение на выходе может быть 6-10кВ. Не редко применение автономной электростанции с повышающим трансформатором (для работы на линию электропередач).

Электрические испытания генераторов должны проводиться специально обученным персоналом с учётом следующих положений:

1. профилактические испытания должны, как правило, совмещаться с текущими и капитальными ремонтами генератора.

2. перед испытаниями генератор следует тщательно осмотреть, изучить заводскую документацию на него, подготовить приборы и приспособления.

3. во время испытания должно производиться непрерывное наблюдение с безопасного расстояния за состоянием генератора.

4. заключение о пригодности генератора к эксплуатации производится на основании сравнения данных, полученных при испытании с заводскими данными, данными предыдущих испытаний и требованиями НТД.

Пуск генератора в работу (для проведения испытаний холостого хода и вибрации подшипников) осуществляется после окончания всех остальных испытаний и обработки полученных при этом материалов.

4.3 Порядок испытаний и методы

Статор синхронного генератора конструктивно выполнен аналогично статору синхронного или асинхронного электродвигателя. Особенностью выполнения статора генератора может являться дополнительная обмотка, которая используется для питания возбудительных устройств, хотя большие по мощности генераторы могут использовать отдельный источник энергии для цепей возбуждения (например, специальный генератор постоянного тока - возбудитель).

Ротор синхронного генератора аналогичен по конструкции от ротора синхронного электродвигателя, и представляет собой магнит постоянного тока (при поданном напряжении возбуждения). Обмотка ротора, которая питается от источника постоянного тока, называют обмоткой возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником тока (возбудителем) посредством контактных колец и щёток. Кроме ротора с контактными кольцами синхронные генераторы могут снабжаться без-щёточными возбудительными устройствами (БВУ). Внешний вид синхронного генератора с БВУ представлен на рисунке 4.1. Принцип работы генератора от конструкции возбудительного устройства не меняется.

БВУ представляет собой небольшой по мощности генератор, который служит для питания ротора генератора постоянным током - током возбуждения. Таким образом, выработанная генератором БВУ электроэнергия используется только для возбуждения синхронного генератора.

Рисунок 4.1. Синхронный генератор с БВУ.

Синхронный генератор является обращаемой машиной и может работать и как генератор и как электродвигатель. В режиме генератора генерируемое напряжение снимается с обмотки статора машины, при этом обмотка возбуждения выполняет одну и туже функцию (как для двигателя, так и для генератора). Частота вращения ротора синхронного генератора жестко привязана к частоте, что является важнейшим эксплуатационным свойством данного типа машин.

4.4 Определяемые характеристики

Определение возможности включения без сушки генераторов выше 1кВ. При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной и гильзовой изоляции обмотки статора синхронного генератора следует руководствоваться следующим:

* внешним осмотром подтверждена целостность машины после транспортировки, отсутствие повреждённых частей обмотки, целостность системы возбуждения

* сопротивление изоляции обмотки статора генератора по фазам (если есть возможность измерения по фазам) не отличается более чем в три раза по отношению друг к другу, при этом величина сопротивления изоляции сомой «слабой» фазы должна быть не нижеуказанной ниже в таблице 4.

* коэффициент абсорбции обмотки статора должен быть не ниже 1,3.

* сопротивление изоляции вспомогательной обмотки статора и сопротивление изоляции ротора должно быть не ниже нормируемой ниже (в зависимости от температуры при проведении испытаний).

Для генераторов с бумажно-масляной изоляцией необходимость сушки устанавливается в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Таблица 4. Допустимые значения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции

Мощность, номинальное напряжение электродвигателя, вид изоляции	Критерии оценки состояния изоляции обмотки статора
	Значение сопротивления изоляции не менее (МОм)	Значение коэффициента абсорбции
Обмотка статора генератора напряжением до 1 кВ (каждая фаза в отдельности относительно корпуса и других заземленных фаз)	0,5	-
Обмотка статора генератора напряжением свыше 1кВ (все виды изоляции)	Т (оС)	3кВ	6кВ	10кВ	Не менее 1,2
	10 20 30 40 50 60 75	30 20 15 10 7 5 3	60 40 30 20 15 10 6	100 70 50 35 25 17 10
Обмотка ротора генератора	0,5 (допускается для неявнополюсных машин -не ниже 2 кОм при температуре +75 оС или 20кОм при +20оС)	-
Вспомогательная обмотка генератора	1	-

Сопротивление изоляции R_из является основным показателем состояния изоляции статора. Одновременно с измерением сопротивления изоляции обмотки статора определяют коэффициент абсорбции. Измерение сопротивления изоляции ротора проводится у генераторов с номинальным напряжением выше 1кВ.

Сопротивление изоляции вспомогательной обмотки определяется при её наличии у генераторов с номинальным напряжением выше 1кВ. (у низковольтных генераторов дополнительная обмотка может испытываться в качестве дополнительного испытания при оценке общей работоспособности генератора)

Значение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции указаны в таблице 4. Испытание повышенным выпрямленным напряжением.

Испытание изоляции обмотки статора повышенным выпрямленным напряжением с измерением тока утечки по фазам. Испытанию подвергается каждая фаза или ветвь в отдельности при других фазах или ветвях, соединенных с корпусом.

У генераторов с водяным охлаждением обмотки статора испытание производится в случае, если возможность этого предусмотрена в конструкции генератора.

Значения испытательного напряжения приведены в таблице 4.1.

Для турбогенераторов типа ТГВ-300 испытание следует производить по ветвям.

Испытательное выпрямленное напряжение для генераторов типов ТГВ-200 и ТГВ-300 следует принимать в соответствии с инструкцией по эксплуатации этих генераторов.

Измерение токов утечки для построения кривых зависимости их от напряжения производится не менее чем при пяти значениях выпрямленного напряжения - от 0,2U_max до U_max равными ступенями. На каждой ступени напряжения выдерживается в течение 1 мин. При этом фиксируются токи утечки через 15 и 60 с.

Таблица 4.1. Испытательное выпрямленное напряжение для обмоток статоров синхронных генераторов и компенсаторов

Мощность генератора, МВт	Номинальное напряжение, кВ	Амплитудное испытательное напряжение, кВ
Менее 1 1 и более	Все напряжения	2,4t/ном +1,2	0,4кВ - 2,1 кВ 0,66кВ - 2,7кВ
	До 3,3	2,4t/ном +1,2	3кВ - 8,4кВ
	Выше 3,3 до 6,6	ном	6кВ - 18кВ
	Выше 6,6	2,4t/ном + 3,6	10кВ - 27кВ

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты. Испытание проводится по нормам, приведенным в таблице 4.2. Испытанию подвергается каждая фаза или ветвь в отдельности при других фазах или ветвях, соединенных с корпусом.

Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин.

При проведении испытаний изоляции повышенным напряжением промышленной частоты следует руководствоваться следующим:

а) испытание изоляции обмоток статора генератора рекомендуется производить до ввода ротора в статор. Если стыковка и сборка статора гидрогенератора осуществляются на монтажной площадке и впоследствии статор устанавливается в шахту в собранном виде, то изоляция его испытывается дважды: после сборки на монтажной площадке и после установки статора в шахту до ввода ротора в статор. Если испытание производится на генераторе с установленным ротором, то обмотку ротора необходимо закоротить и заземлить.

В процессе испытания осуществляется наблюдение за состоянием лобовых частей машины: у турбогенераторов - при снятых торцовых щитах, у гидрогенераторов - при открытых вентиляционных люках;

б) испытание изоляции обмотки статора для машин с водяным охлаждением следует производить при циркуляции дистиллированной воды в системе охлаждения с удельным сопротивлением не менее 75 кОм/см и номинальном расходе;

в) после испытания обмотки статора повышенным напряжением в течение 1 мин у генераторов 10кВ и выше испытательное напряжение снизить до номинального напряжения генератора и выдержать в течение 5 мин для наблюдения за коронированием лобовых частей обмоток статора. При этом не должно быть сосредоточенного в отдельных точках свечения желтого или красного цвета, появления дыма, тления бандажей и тому подобных явлений. Голубое и белое свечение допускается;

г) испытание изоляции обмотки ротора турбогенераторов производится при номинальной частоте вращения ротора - только для щёточных машин, на которых можно выполнить данное испытание при вращающемся роторе. На машинах с БВУ испытание производится при остановленном генераторе и заземлённой обмотке статора.

Таблица 4.2. Испытательное напряжение промышленной частоты для обмоток синхронных генераторов и компенсаторов

Испытуемый объект	Характеристика электрической машины	Испытательное напряжение, кВ
	Мощность до 1 МВт, номинальное напряжение выше 100В
		1,6U ном + 0,8, но не менее 1,2
Обмотка статора синхронного генератора	Мощность более 1 МВт, номинальное напряжение до 3,3кВ	1,6U ном + 0,8 2U ном
	То же, но номинальное напряжение выше 3,3кВ до 6,6кВ
Реостат возбуждения	-	1
Резистор гашения поля	-	2
Заземляющий резистор	-	1,5ином генератора
	Мощность более 1 МВт, номинальное напряжение выше 6,6 кВ
			1,6U ном + 2,4
	Мощность до 1 МВт, номинальное напряжение выше	2U	ном +1, но не менее 1,5
Обмотка статора синхронных генераторов, у которых стыковка частей ста-
	100В
тора производится на месте монтажа (гидрогенераторы) по окончании пол-	Мощность более 1 МВт, номинальное напряжение до 3,3кВ То же, но номинальное напряжение выше 3,3кВ До 6,6кВ
			2U ном + 1
ной сборки обмотки и изолировки со- единений
			2,5U ном
	То же, но номинальное напряжение выше 6,6кВ	2U ном + 3
Обмотка явнополюсного ротора	-	7,5U ном возбуждения генератора, но не менее 1,1 и не
Испытуемый объект	Характеристика электрической машины	Испытательное напряжение, кВ
		более 2,8
Обмотка неявнополюсного ротора	-	1 (в том случае, если это не противоречит требованиям технических условий завода-изготовителя)

Измерение сопротивления обмоток постоянному току производится у генераторов для сравнения различных фаз обмоток между собой, с заводскими данными (указаны в паспорте генератора), или с данными предыдущих испытаний, а обмотки возбуждения синхронных генераторов - для сравнения с данными предыдущих испытаний, или заводскими данными. Полученные данные не должны отличаться друг от друга (одна фаза или группа обмоток от другой фазы или группы) и от исходных данных больше чем на 2%.

Измеренные значения должны быть приведены к температуре заводских измерений.

Для реостатов и пусковых резисторов, установленных на генераторах, сопротивление измеряется на всех ответвлениях. Для генераторов с номинальным напряжением ниже 3кВ измеряется общее сопротивление реостатов и пусковых резисторов и проверяется целостность отпаек.

Измерение сопротивления обмоток постоянному току небольших по мощности генераторов номинальным напряжением 0,4кВ проводится для оценки общего состояния генератора. В генераторах данного типа расхождение по сопротивлению может быть выше 2% в связи с разными длинами выводных отпаек от разных фаз. Максимальное различие в сопротивлении не должно превышать 4%. Это не относится к генераторам с номинальным напряжением 0,4кВ и мощностью от 30кВт и выше.

Измерение сопротивления обмотки ротора переменному току промышленной частоты. Производится для генераторов мощностью более 1 МВт.

Для щёточных машин: измерение следует производить при напряжении не более 220В на трех-четырех ступенях частот вращения, включая номинальную, а также в неподвижном состоянии. Для явнополюсных машин при неизолированных местах соединений в неподвижном состоянии измерение производится для каждого полюса в отдельности или попарно. Отклонения измеренных значений от данных завода-изготовителя или от среднего сопротивления полюсов должны находиться в пределах точности измерения.

Для машин с БВУ: измерение следует производить при напряжении не более 220В при заторможенном роторе.

Измерение воздушного зазора между сталью ротора и статора должно производиться, если позволяет конструкция генератора. Если инструкциями на генераторы отдельных типов не предусмотрены более жесткие нормы, то зазоры в диаметрально противоположных точках могут отличаться друг от друга не более чем:

на 5% среднего значения (равного их полусумме)- для турбогенераторов 150 МВт и выше с непосредственным охлаждением проводников;

на 10% - для остальных турбогенераторов;

на 20% - для гидрогенераторов.

Измерение зазора у явнополюсных машин производится под всеми полюсами. Определение характеристик генератора:

а) трехфазного КЗ. Характеристика снимается при изменении тока от нуля до номинального значения. Отклонения от заводской характеристики должны находиться в пределах точности измерения.

Снижение измеренной характеристики, которое превышает точность измерения, свидетельствует о наличии витковых замыканий в обмотке ротора.

У генераторов, работающих в блоке с трансформатором, снимается характеристика КЗ всего блока (с установкой закоротки за трансформатором). Характеристику собственно генератора, работающего в блоке с трансформатором, допускается не определять, если имеются протоколы соответствующих испытаний на стенде заводов-изготовителей.

б) холостого хода. Подъем напряжения номинальной частоты на холостом ходу производить до 130% номинального напряжения турбогенераторов и синхронных компенсаторов, до 150% номинального напряжения гидрогенераторов. Допускается снимать характеристику холостого хода турбо- и гидрогенератора до номинального тока возбуждения при пониженной частоте вращения генератора при условии, что напряжение на обмотке статора не будет превосходить 1,3 номинального. У синхронных компенсаторов разрешается снимать характеристику на выбеге. У генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, снимается характеристика холостого хода блока; при этом генератор возбуждается до 1,15 номинального напряжения (ограничивается трансформатором). Характеристику холостого хода собственно генератора, отсоединенного от трансформатора блока, допускается не снимать, если имеются протоколы соответствующих испытаний на заводе-изготовителе. Отклонение характеристики холостого хода от заводской не нормируется, но должно быть в пределах точности измерения.

Межвитковая изоляция обмотки статора. Испытание междувитковой изоляции. Испытание следует производить подъемом напряжения номинальной частоты генератора на холостом ходу до значения, соответствующего 150% номинального напряжения статора гидрогенераторов, 130% -турбогенераторов и синхронных компенсаторов. Для генераторов, работающих в блоке с трансформатором, смотри пункт выше - определение характеристик генератора. При этом следует проверить симметрию напряжений по фазам. Продолжительность испытания при наибольшем напряжении - 5 мин. Испытание междувитковой изоляции рекомендуется производить одновременно со снятием характеристики холостого хода.