Аппаратура управления и защиты | Электротехника и электрооборудование

Страница 21 из 39

РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

Аппаратура управления предназначается для включения и отключения электрических цепей, пуска, остановки, торможения и реверсирования (изменения направления вращения) электродвигателей. Аппаратура защиты осуществляет защиту электроустановок от чрезмерных тепловых действий тока, возникающих при коротких замыканиях и перегрузках, от недопустимого снижения напряжения в сети и других ненормальных явлений.
Номенклатура аппаратов управления и защиты велика. Так, к аппаратам управления относятся: рубильники и переключатели, пакетные выключатели, реостаты, контроллеры и ящики сопротивлений, автоматические выключатели (автоматы), контакторы, магнитные пускатели и кнопки управления, командоаппараты, путевые и конечные выключатели, реле управления (автоматики) и ряд других аппаратов. К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители, электромагнитные и тепловые реле защиты. Кроме того, функции защиты выполняют и некоторые из перечисленных выше аппаратов управления: автоматические выключатели, магнитные пускатели и др.

Промышленность выпускает различные типы указанных аппаратов, работающих в разных условиях. В данной книге рассмотрены только основные из них, предназначенные для напряжения до 1000 В и применяемые в условиях строительных организаций.
Аппараты управления и защиты во многих случаях используются не в виде отдельных единиц, а комплексно в комплектных устройствах заводского изготовления. Промышленность серийно выпускает большое количество типов комплексных устройств, предназначенных для управления электроприводами — силовых распределительных пунктов и станций управления (ранее называвшихся магнитными станциями). Такие устройства поставляются в виде готовых панелей (или блоков, шкафов) с полностью смонтированными на них аппаратами, приборами и электропроводкой.

По своему назначению аппараты управления предназначаются для ручного управления электродвигателями и для управления на расстоянии (дистанционного), полуавтоматического и автоматического.

Рубильники являются простейшими аппаратами для ручного включения и отключения электрических цепей при напряжении до 500 В; они изготовляются одно-, двух-и трехполюсными на номинальные токи до 600 А.
На рис. 12.1, а представлен трехполюсный рубильник простой конструкции — открытый типа Р с центральной рукояткой. Такие рубильники предназначаются только для отключения обесточенных электрических цепей; применение их для коммутации (т. е. включения и отключения) цепей под нагрузкой, а следовательно, и для пуска электродвигателей не допускается из-за опасности ожога рук.

Рис. 12.1. Рубильники:

а — открытого типа; б — с защитным кожухом к боковой рукояткой; в — с рычажным приводом

Для этих целей применяют рубильники аналогичной конструкции, но с боковой рукояткой (рис. 12.1, б), закрытые глухими кожухами или смонтированные в стальных запирающихся ящиках (пусковых ящиках) и шкафах. Рукоятка выводится наружу.
Выпускают также рубильники более сложной конструкции: с рычажным приводом (центральным или боковым) для монтажа на распределительных щитах стационарных установок (рис. 12.1, в).

Для переключения ЦСДИ тока на два направления выпускают рубящие переключатели, у которых ножи (такие же, как у рубильников) могут перекидываться или в верхнее положение, или в нижнее.
Пакетные выключатели и переключатели являются более совершенными и компактными аппаратами, чем рубильники или рубящие переключатели. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными, девяти величин, в исполнении открытом типа ПК и герметические типа ГПК на номинальные токи от 10 до 400 А при напряжении постоянного и переменного тока 220 В и от 6 до 250 А при напряжении переменного тока 380 В.

На рис. 12.2 изображен пакетный выключатель типа ПК. Выключатель состоит из отдельных плоских цилиндрических пакетов, набираемых на скобу со стяжными шпильками; в каждом пакете происходит разрыв электрической цепи;  контакты — неподвижные и подвижные — плоские, скользящие; гашению электрической дуги при разрыве тока способствуют фибровые искрогасительные шайбы; скорейшему гашению дуги способствует также устройство, обеспечивающее при помощи пружины фиксацию и быстрое, не зависимое от екорости поворота рукоятки переключение контактов.
Плавкие предохранители, осуществляющие защиту электроустановки от токов короткого замыкания и больших перегрузок, применяются, как правило, в комплекте с рубильниками и пакет ными выключателями при управлении электроприводами или другими электроустановками. Предохранители разрывают электрическую цепь при перегорании (расплавлении) плавкой вставки, выполняемой в виде металлической пластинки или проволоки. 

Рис 12.2. Пакетный выключатель:

а — общий вид; б — контактная система; в — пакет; г — переключающий механизм

При защите электродвигателя плавкие предохранители устанавливаются между рубильником (или другим выключателем) и электродвигателем. В настоящее время применяют, как правило, плавкие предохранители с закрытыми патронами двух основных типов: типа ПР-2 и ПН-2.
На рис. 12.3 представлен предохранитель типа ПР. Патрон предохранителя состоит из толстостенной фибровой трубки с плотно наде тыми на ее концах латунными колпачками. Плавкая вставка предохранителя, часть которой видна на рисунке, изготовляется из листового цинка. При расплавлении вставки под влиянием высокой температуры, возникающей при этом электрической дуги, фибра патрона выделяет газы, которые создают в патроне высокое давление, что способствует быстрому гашению дуги.

Для защиты мелких электродвигателей могут в отдельных случаях применяться также фарфоровые установочные (пробочные) предохранители на номинальные токи до 60 А. Вставка расплавляется тем скорее, чем больше перегрузка ее током. Например, при токе, превышающем номинальный в 2 раза, плавкая вставка предохранителя ПН-2 перегорает примерно через 2—4 мин, при пятикратном токе — через 1—2 с, а при десятикратном — через 0,05—0,1с.
Это свойство плавких вставок — выдерживать кратковременные перегрузки — учитывается при выборе предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.  Номинальный ток плавкой вставки для этой цели выбирают примерно равным 40%, пускового тока электродвигателя.

В последние годы получили широкое распространение комплектные устройства, называемые: «блок-предохранитель — выключатель» — сокращенно БПВ, в которых ножи плавких предохранителей (обычно типа ПΗ-2) выполняют роль рубильника, разрывая цепь тока.

Рис. 12.3. Предохранитель типа ПР:

1 — фибровая трубка; 2 — латунный колпак; 3 — контактные ножи; 4 — плавкая вставка

Рис. 12.4. Общий вид пускового реостата с масляным охлаждением

Защита электродвигателей с помощью плавких предохранителей весьма несовершенна. Особенно опасен случай, часто встречающийся на практике, когда по тем или иным причинам перегорает плавкая вставка на одной фазе работающего электродвигателя. Электродвигатель при этом Продолжает работать с значительной перегрузкой в оставшихся не отключенными от сети двух фазах. Плавкие вставки предохранителей в этих фазах долгое время выдерживают перегрузку (если она не превышает 50— 60%), в результате изоляция обмоток электродвигателя разрушается и двигатель выходит из строя.

В силу этого управление электродвигателями при помощи рубильников и предохранителей постепенно вытесняется более совершенными способами с использованием других аппаратов, в первую очередь воздушных- автоматических выключателей.
Реостаты и особые аппараты—контроллеры в комплекте с набором сопротивлений — ящиками сопротивлений — применяются для ручного управления асинхронными электродвигателями а фазным ротором и электродвигателями постоянного тока.

Реостатом называют устройство, состоящее из регулируемого активного сопротивления и переключающего механизма. По назначению реостаты подразделяются на пусковые, регулировочные, нагрузочные, реостаты возбуждения; по способу охлаждения с воздушным масляным охлаждением (рис. 12.4).
Сопротивления реостатов изготовляются, как правило, из константановой проволоки (в виде спиралей и др.): могут для этой цели применяться и другие сплавы высокого сопротивления.

Рис. 12.5 Контроллеры:

а — барабанный контроллер — общий вид; б — поперечный разрез барабанного контроллера; в — поперечный разрез кулачкового контроллера; 1 — основание; 2 — кронштейн; 3 — сегменты; 4 — рейка; 5 — пальцы; 6 — сухарики пальцев; 7 — штурвал; 8 — вал; 9 — зажимы; 10 — асбестоцементные перегородки; 11 — валик; 12 — фасонный кулачок; 13 — ролик; 14 — силовые контакты; 15 — зажимы (наконечники)

Пусковой реостат для асинхронных электродвигателей — трех фазный. Изменение сопротивления одновременно во всех фазах про изводится поворотом рукоятки, соединяющей концы фаз сопротивле ний; лампы рукоятки скользят по контактам, к которым присоедине ны ответвления от сопротивлений.
Наиболее распространенным типом пускового реостата является реостат с масляным охлаждением, у которого металлические сопротивления погружены в бак с трансформаторным маслом. 

При такой конструкции обеспечивается хорошее охлаждение сопротивлений и уменьшение габаритов и веса реостата по сравнению с реостатами воздушного охлаждения.
Ручное управление сложными электроприводами кранов, экскаваторов и других строительных машин осуществляется обычно с помощью контроллеров.

Рис. 12.6. Яшин сопротивлений с чугунными элементами: а — общий вид; б — чугунный элемент

Контроллер (рис. 12.5) представляет собой многоступенчатый аппарате ручным приводом, предназначенный либо для изменения схемы силовой цепи или цепи возбуждения электрических машин, либо для изменения величины включенных в электрическую цепь сопротивлений. Контроллеры бывают барабанного и кулачкового типов; они рассчитаны на работу в повторно-кратковременном режиме в цепях переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока до 440 В.
Барабанный контроллер (рис. 12.5, а) имеет основание сегментов 1, на котором располагаются кронштейны 2 с медными сегментами 5. Последние соединены между собой в соответствии с заданной схемой. Основания сегментов изолированы от стального валика 8 слоем изоляции, нанесенной на его поверхность. На стальной изолированной рейке расположены пальцы 5 с медными сухариками 6 на концах. При повороте валика при помощи штурвала 7 сегменты 3 соединяются с сухариками пальцев, осуществляя тем самым необходимые переключения в схеме. Присоединение внешних цепей к контроллеру производится через наконечники (зажимы) 9.

Для предотвращения возникновения дуги между соседними пальцами во время переключений они отделяются друг от друга асбестоцементными перегородками 10.
Кулачковый контроллер применяется для управления двигателями трехфазного переменного тока мощностью, более 35 кВт и числом включений более 120 в час. Поперечный разрез кулачкового контроллера приведен на рис. 12.5, в. Для улучшения условий гашения дуги в контроллерах кулачкового типа имеются дугогасительные катушки, пальцы у них разделены асбестоцементными перегородками.

Сопротивления применяют для регулирования с помощью контроллеров числа оборотов электродвигателей. Такие сопротивления рассчитываются на более длительное прохождение тока, чем пусковые реостаты. Их выпускают в виде стандартных элементов, собираемых в комплекты, называемые ящиками сопротивлений. Материалами для элементов сопротивлений служат фехраль и константан (в виде проволоки или ленты), а также чугун (в виде фасонных пластин). Представление об общем виде ящика сопротивлений и его элементов дает рис. 12.6.

• Назад
• Вперёд

Электрические аппараты защиты и управления

Advertisements

25.07.201828.03.2021 Админ.

Про электрические аппараты

Электрические аппараты защиты используются в силовых электрических цепях для защиты и управления.

электрические аппараты защиты

К устройствам защиты можно отнести устройства плавного пуска электродвигателей. Они предназначены для плавного запуска асинхронных короткозамкнутых электродвигателей методом постепенного повышения напряжения на статоре двигателя. Посмотреть устройства плавного пуска можно на сайте https://instart-info.ru/.

Предохранитель с плавкой вставкой

Данный вид электрического аппарата, относится к самым простым. Назначение плавкого предохранителя в защите электрической цепи от сверхтоков коротких замыканий и перегрузки.

Конструкция предохранителя очень проста. В корпусе предохранителя есть проволока их металла с маленьким удельным сопротивлением и низкой температурой плавления.

В рабочем режиме ток свободно протекает через плавкую вставку. При возникновении сверхтоков в цепи, температура проводника увеличивается и вставка расплавляется. Расплавление вставки приводит к отключению электропитания, и цепь переходит в безопасный режим.

При сверхтоках, в месте разрыва цепи, обычно, появляется электрическая дуга. Чтобы дугу погасить, вокруг плавкой вставки создается специальная камера, называемая, дугогасительной. В предохранителях больших токов, эту камеру наполняют кварцевым песком. В цепях малых токов песка в камере нет, а гашение дуги производится давлением газа.

Для подбора плавкого предохранителя используют следующие расчёты:

• Расчёт по напряжению цепи. Ном. напряжение предохранителя должно быть равным ном. напряжению цепи.
• Вычисляют длительный расчётный ток цепи. Ток предохранителя должен быть равен или больше тока цепи;
• Особый расчёт по условиям запуска асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель это электродвигатель с  коротко замкнутым ротором.

Больше информации в статье Плавкие предохранители: описание, назначение, типы.

Электрические аппараты: автомат защиты

Этот электрический аппарат правильно называть автоматический выключатель или автомат защиты. Он, также, защищает электрическую проводку цепи от сверхтоков.

Конструкция автоматов защиты более сложная и об неё лучше почитать отдельные статьи:

• Выбор автомата защиты
• Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи
• Расчет автоматов защиты

Реле максимального тока

Альтернативой плавким предохранителям является реле максимального тока. Это электрический аппарат, реагирующий на увеличение тока защищаемой электроцепи. С помощью РМТ можно создать максимальную защиту по току от сверхтоков перегрузки и короткого замыкания.

Контакторы

Название контактор, происходит от простого слова контакт.  Контакторы предназначены для частого (!) дистанционного  отключения/включение силовых электроцепей напряжением до 1000 Вольт.

В зависимости от привода различают следующие типы контакторов:

• электро-магнитные контакторы. Контакты отключений приводит в действие электрический магнит;
• пневматические, работают от сжатого воздуха;
• гидравлические, работают от давления жидкости.

Конструкция контакторов включает следующие элементы:

• Основная группа контактов. Служит для включения выключения электрической цепи;
• Дуго-гасительная камора. Гасит электродугу при работе контактов;
• Электрический магнит. Обеспечивают движение контактов;
• Вспомогательные клеммы. Для подключения других электрических аппаратов.

В нормальном положении основные контакты могут быть:

• Замкнуты;
• Разомкнуты;
• Находиться в смешанном положении.

Под нормальным положением, понимают положение основных контактов, при котором на втягивающую электромагнитную катушку не подается напряжение, а все механические защелки аппарата свободны.

Работа контакторов

Работу контакторов можно описать так:

• Напряжение подается на обмотку электрического магнита контактора, от чего якорь притягивается;
• Якорь приводит в движение основные контакты, которые либо замыкают, либо размыкают цепь;
• Дугогасительная камора гасит дугу замыкания/размыкания;
• К вспомогательным контактам подключаются другие электрические аппараты.

Электрические аппараты: Пускатели

Это вид контактора, который используется в сетях переменного тока. С его помощью, дистанционно, через кнопки управления, можно безопасно включать/отключать электропитание установок.

Рабочим узлом пускателя служит электромагнит. Он приводит в действие, обычно, 3-х полюсную контактную группу. Кроме основной контактной группы пускатели оборудованы группой вспомогательных контактов.

Выбор магнитных пускателей осуществляется по:

• Ном. напряжению цепи;
• Ном. току нагрузки;
• Мощности асинхронного двигателя;
• Режиму работы;
• Количеству включений в единицу времени;
• Времени срабатывания.

Реле задержки

Это электрические аппараты для создания временной задержки в срабатывании других электрических аппаратов цепи.

Это очень полезные электрические аппараты, которые обеспечивают временную выдержку для срабатывания 2-х и более аппаратов, а также, при необходимости, обеспечении их очерёдности срабатывания.

Реле задержки бывают:

Электромагнитные. Очень практичный тип реле, который не боятся ударов, вибраций, имеют отличную износоустойчивость. Они могут обеспечить 600-650 включений в час, с погрешностью задержки не более 10 %. Однако, на них можно установить задержку не более 10 секунд.

Полупроводниковые. Очень популярные реле из-за возможности выставить задержки срабатывания от 0,1 секунды до 100 часов.

Цифровые.

Тепловое реле

Этот электрический аппарат, защищает электрическое оборудование от перегрева из-за длительных, но незначительных перегрузках механики асинхронного двигателя.

Рабочий элемент аппарата биметаллическая пластина, состоящая из 2-х металлов с различными коэффициентами линейного расширения.

Ток, протекая через биметаллическую платину, нагревает её. В нормальном режиме этот нагрев не значителен. Повышение тока приводит к дополнительному нагреву пластины. Один металл пластины расширяется сильнее второго металла. Это приводит к резкому прогибу пластины. Прогиб пластины «щелкает» по контактной группе рели и ТР размыкает электрическую цепь.

В ТР могут использоваться дополнительные нагреватели биметаллической пластины.

Тиристорный регулятор напряжений

ТРН сложный электрический аппарат, предназначенный для управления значением напряжения нагрузки, как следствие управление тока нагрузки за счёт управления углом отпирания тиристоров схемы аппарата.

Магнитный усилитель

Очень простой электрический аппарат для увеличения мощности нагрузки для повышения мощности нагрузки малыми мощностями управлений. Эти аппараты отличает высокая надёжность, высокая прочность, большой срок эксплуатации.

Не используется в силовых сетях, только в автоматике, вычислительной техники, бортовых устройствах.

Вывод про электрические аппараты защиты

В этой статье я показал основные электрические аппараты защиты и управления силовых электрических цепей, используемые в быту и промышленности, в жилых и офисных помещениях.

©Ehto.ru

Еще статьи

Электрические аппаратыавтомат защиты электропроводки, автоматический выключатель группы, защитный автомат, предохранитель плавкий силовой, предохранитель с плавкой вставкой, ссылка

Аппараты включения, защиты, контроля и управления. Техническая документация машин

ОП.03. Техническое оснащение и организация
рабочего места
1 курс
Профессия «Повар, кондитер»
Механическое оборудование 2
Аппараты включения, защиты, контроля и
управления.
Техническая документация машин

3. Аппараты включения

• Для нормальной эксплуатации электрооборудования необходимо иметь
специальные аппараты и устройства, с помощью которых производится
коммутация электрических цепей.
• Управление электрооборудованием может быть трех видов: ручным —
пуск и остановка с помощью рубильников, выключателей;
полуавтоматическим — с помощью пусковой кнопки;
автоматическим — с помощью автоматического аппарата без участия
человека.
• К аппаратам включения относятся микропереключатели и кулачковые
переключатели, пакетные выключатели, рубильники и кнопочные
пускатели, штепсельные разъемы, магнитные пускатели.

4. Аппараты включения

5. Аппараты включения

• Микропереключатели предназначены для включения и отключения
электродвигателя под воздействием усилия этой машины или ее деталей.
Они имеют небольшие размеры, просты и надежны в эксплуатации и
поэтому широко применяются в различных машинах.
• Кулачковые переключатели состоят из корпуса, шпинделя и рукоятки.
Внутри переключателя расположены подвижные и неподвижные
контакты. С правой и левой сторон корпуса находятся клеммы, к которым
подсоединяют провода электросети и машины. При повороте рукоятки на
90° подвижные контакты соединяются с неподвижными, образуя
различные варианты замыкания контактов.
• Пакетные выключатели значительно компактнее рубильников и
монтируются с выводом на панель только рукоятки, что обеспечивает
безопасность работы обслуживающего персонала.

6. Аппараты включения

• Рубильники применяются в качестве разъединителей для размыкания и замыкания
электрической цепи с помощью ручного привода и лишь изредка — для включения и
отключения различного оборудования. Они устанавливаются на распределительных
электрических щитах и, как исключение, рядом с оборудованием на стене с обязательным
защитным кожухом. Применяются рубильники с боковым и центральным приводами на токи
60, 100, 200 А и более и напряжениях 220 и 380 В.
• Кнопочные пускатели представляют собой трехполюсный выключатель, замыкание
контактов которого производится нажиманием на кнопку «Пуск», размыкание — на кнопку
«Стоп». Они выпускаются в защищенном исполнении и рассчитаны на ток до 12,5 А и
потребляемую мощность не более 2,5 кВт.
• Штепсельные разъемы применяются для подключения к сети переносных и передвижных
электрических машин и электротепловых аппаратов. Штепсельные разъемы изготовляются
различного типа, вида и размера.
• Выбор размеров контактных штырей зависит от мощности и напряжения тока, на котором они
будут работать.
• Штепсельные разъемы, состоящие из розетки и вилки, применяются в цепях однофазного
тока. Трехконтактные разъемы используются для однофазного тока, но при этом один контакт
связан с заземляющим приводом. Токонесущие контакты в штепсельном разъеме находятся
внутри пластмассового корпуса, что предохраняет обслуживающий персонал от поражения
электрическим током.
• Магнитные пускатели, управляемые кнопочным пультом.

7. Аппараты защиты

• Токи перегрузки и короткого замыкания в основном возникают, когда
сопротивление цепи оказывается намного меньше номинального.
Причинами этого могут быть повреждения электроизоляции, перегрузка
двигателя и др.
• Под действием больших токов за короткое время может выделиться
такое количество теплоты, которое перегреет провода и
электрооборудование выше критической для изоляции температуры.
Если не обеспечить своевременное отключение электрической цепи, то
произойдет воспламенение изоляции проводов и электрооборудования.
• Для защиты электрооборудования от перегрузок применяются
автоматические выключатели, плавкие предохранители, тепловые
реле защиты.

8. Аппараты защиты

• Автоматический выключатель
служит для защиты электроцепи от
токов короткого замыкания и токов
перегрузки.
• Автоматический выключатель
представляет собой пластмассовый
корпус, внутри которого установлены
подвижные и неподвижные
контакты, а также три
электромагнитных и три тепловых
расцепителя.
• На крышке корпуса имеется две
кнопки: одна черная — «Пуск»,
другая красная — «Стоп». При
коротком замыкании в цепи
срабатывают электромагнитные
расцепители.
• При длительных перегрузках в цепи
срабатывают тепловые расцепители.
Автоматический выключатель:
а — общий вид; б — со снятой крышкой: 1 — кнопка
«Стоп»; 2 — кнопка «Пуск»; 3 — электромагнитный
расцепитель; 4 — подвижные контакты; 5 —
неподвижные контакты; 6 — дугогасительные камеры.

9. Аппараты защиты

• Плавкие предохранители являются
устройствами быстродействующей
защиты и по своей конструкции
подразделяются на резьбовые и
трубчатые.
• Главной частью плавких
предохранителей является плавкая
вставка — металлическая проволока
или пластина меньшего сечения, чем
сечение проводов.
• Если ток короткого замыкания в 5 раз
и более превышает номинальный ток
в цепи, плавкая вставка мгновенно
расплавляется. При этом
электрическая цепь разрывается, и
прохождение тока к
электропотребителям прекращается.
Плавкий предохранитель:
а — резьбовой; б — трубчатый; 1,5 — корпус
предохранителя; 2, 7 — боковые контакты; 3 —
нижний контакт; 4, 6 — плавкая вставка; 8 — коробка;
9 — контактные ножки; 10, 13 — обойма; 11 —
изоляционная труба; 12 — плавкая вставка.

10. Аппараты защиты

Тепловое реле защиты служит для автоматического
отключения оборудования. Принцип действия тепловых реле
защиты тот же, что и у автоматических выключателей с
тепловыми расцепителями.

11. Аппараты контроля и управления

• К аппаратам контроля и управления относятся программные
устройства, манометры, терморегуляторы, реле времени.
• Эти аппараты устанавливаются в электроплитах, электрожарочных
шкафах, электропищеварочных котлах, печах СВЧ и других видах
оборудования.
• Основными частями аппаратов контроля являются чувствительные
элементы — датчики, воспринимающие изменение режима работы
аппарата. Рабочий элемент воспринимает импульс чувствительного
элемента и соответственно включает или отключает пусковое
устройство данного оборудования.

12. Аппараты контроля и управления

• Электроконтактный манометр служит для
контроля и автоматического поддержания
давления в пароводяной рубашке
пищеварочных котлов.
• При включении котла в работу в его
пароводяной рубашке возрастает давление, и
манометрическая стрелка 2 перемещается по
шкале, отражая давление в пароводяной
рубашке котла. Но как только
манометрическая стрелка совместится со
стрелкой 3, заранее установленной на
отметке, соответствующей предельно
заданному давлению, произойдет
автоматическое отключение трубчатых
электронагревателей (ТЭНов) котла.
• При остывании котла давление в
пароводяной рубашке уменьшается и
манометрическая стрелка перемещается в
обратном на правлении. При совмещении ее
со стрелкой 1, установленной на отметке
минимального давления, ТЭНы
автоматически включаются в работу.
Электроконтактный манометр:
1 — контактная стрелка нижнего предела давления; 2 —
манометрическая стрелка; 3 — контактная стрелка
верхнего предела давления; 4 — шкала определения давления; 5 — соединительный штуцер; 6 — гнездо для
переводного ключа

13. Аппараты контроля и управления

• Станция управления применяется для контроля, включения и регулирования
температурного режима электрических тепловых аппаратов (котлов,
водонагревателей, кипятильников и др.).
• Станция управления обеспечивает автоматическое регулирование работы котла,
поддерживая заданный режим. Она укрепляется на стене рядом с тепловым
оборудованием.
• Станция управления для пищеварочных электрических котлов имеет:
■
магнитный пускатель, которым с помощью кнопок «Пуск» и «Стоп» включают и
отключают пять ТЭНов котла;
■
плавкие предохранители пробочного типа, устанавливаемые для защиты цепи
управления от токов короткого замыкания;
■
конденсатор, служащий для защиты котла от «сухого хода»;
■
сигнальные контрольные лампочки (две красные и одна зеленая), которые
контролируют режим работы котла и напряжение станции управления;
■
магнитный пускатель, служащий для включения и выключения одного ТЭНа
котла.

14. Техническая документация машин

• На каждую машину или тепловой аппарат завод-изготовитель выдает техническую
документацию — эксплуатационную и ремонтную.
• Эксплуатационная документация содержит руководство по эксплуатации, инструкции по
технике безопасности, памятку по обращению с изделием, паспорт, формуляр и приложения
(акты гарантийного ремонта).
• Паспорт — документ, в котором указываются марка, заводской номер, назначение, краткая
характеристика, комплектность и заключение о приемке оборудования.
• Формуляр — документ, в котором приводятся основные параметры и технические данные
изделия, общие сведения, комплектность поставки, гарантийные обязательства, сведения о
хранении, консервации, приемке и упаковке изделий, список возможных неисправностей в
процессе работы и методы их устранения.
• Формуляр служит для ведения учета работы оборудования, неисправностей, норм расхода на
ремонт и обслуживание за рабочий период.
• К ремонтной документации относятся руководство по капитальному и текущему ремонту,
нормы расхода материалов на ремонт и количество запасных частей.
• Вся технологическая документация, полученная вместе с изделием, должна обязательно
храниться на п.о.п. у лиц, которые несут материальную ответственность за данную машину.

15. Вопросы

1.На какие группы подразделяется механическое оборудование,
используемое на предприятиях общественного питания?
2.Какие материалы используются для изготовления машин?
3.Назовите основные части и детали машин.
4.Назовите способы механических передач.
5.Для чего соединяют обмотку электродвигателя «звездой» или
«треугольником»?
6.Назовите аппараты включения и защиты электрооборудования.
7.Почему нельзя допустить перегрузку и недогрузку машин?
8.Какая техническая документация выдается на каждую машину?
Урок 4
Тема 1.1. Устройство и принцип действия механического оборудования
Тема урока:
• Универсальные приводы: классификация, сменные механизмы приводов
• Цели урока:
Образовательная:
• познакомить с классификацией универсальных приводов, со сменными механизмами приводов
• ПК. 1.1 – ПК.8.6
Развивающая: развивать познавательную активность и интерес к изучаемому материалу, творческое мышление
• ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных
руководителем), навыков технологического мышления и профессиональной интуиции
• ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию
собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы
• ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач
• ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности
• ОК 7. Готовить к работе производственное помещение и поддерживать его санитарное состояние
Воспитательная: формировать у обучающихся интерес к профессии, уверенность в себе, культуру труда, умение
работать в коллективе
• ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый
интерес
• ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами
Универсальные приводы: классификация, сменные
механизмы приводов

18. Классификация универсальных приводов

• Универсальным приводом называется устройство, состоящее из
электродвигателя с редуктором и имеющее приспособление привода
горловины для подсоединения различных сменных механизмов.
• На редуктор с помощью винтовых зажимов к горловине привода
фиксируются попеременно сменные механизмы (СМ).
• Закрепляют и попеременно работают разными по назначению съемными
механизмами: мясорубкой, взбивалкой, овощерезкой, мясорыхлителем и
другими машинами.
• Благодаря такому количеству съемных механизмов привод получил
название универсальный.
• Применение универсальных приводов значительно повышает
производительность труда, снижает капитальные затраты, увеличивает
коэффициент полезного действия оборудования и др.

19. Классификация приводов

• В настоящее время промышленность выпускает универсальные приводы
П-11 и ПУ-0,6 для различных цехов предприятий пищевой
промышленности, а также приводы специального назначения П-1,1 для
сравнительно небольшого ассортимента продуктов.
• Для работы в небольших столовых, а также на камбузах речных и
морских судов используются универсальные малогабаритные приводы
УММ-ПС или УММ-ПР. Источником энергии этих приводов может быть
переменный или постоянный ток.
• Универсальный привод общего назначения ПУ-0,6 выпускается
двухскоростным с частотой вращения вала 170 и 1400 об/мин и
односкоростным с частотой вращения 170 об/мин и мощностью
двигателя 0,6 кВт. Он имеет комплект сменных механизмов, которые
могут использоваться на небольших предприятиях, где отсутствует
цеховое деление приготовления продукции.

20. Классификация приводов

• Привод ПМ-1,1, специализированный для мясо-рыбного цеха, выпускается в
односкоростном или двухскоростном варианте, с частотой вращения вала 170
или 1400 об/мин и мощностью двигателя 1,1 кВт.
• Привод ПМ-1,1 имеет комплект сменных исполнительных механизмов,
которые могут быть использованы только в мясо-рыбных цехах предприятия.
• Привод ПХ-0,6, специализированный для холодных цехов, состоит из
односкоростного привода П-0,6 и комплекта сменных исполнительных
механизмов, которые могут быть использованы в холодных цехах.
• Привод ПГ-0,6, специализированный для горячих цехов, состоит из
односкоростного привода П-0,6 и комплекта сменных исполнительных
механизмов, которые могут быть использованы в горячих цехах.
• Привод П-11 универсальный состоит из двухступенчатого соосного зубчатого
редуктора и двухскоростного двигателя. Частота вращения приводного вала
привода составляет 170 и 330 об/мин. На горловине привода расположена
рукоятка с кулачком для крепления сменных исполнительных механизмов.
Переключатель скоростей электродвигателя, пусковая кнопка и кнопка
возврата теплового реле смонтированы на пульте управления.

21. Обозначения приводов

• Все выпускаемые приводы и сменные механизмы к ним имеют буквенные и цифровые обозначения: П
обозначает привод, У — универсальный, М — мясной цех, X — холодный цех, Г — горячий цех.
• Цифры, следующие за буквенными обозначениями, указывают номинальную мощность
электродвигателя привода в киловаттах.
• Механизмы сменные (МС), комплектуемые к универсальному или специализированным приводам,
имеют определенный порядковый номер:
2 — мясорубка, 3 — соковыжималка, 4 — взбивалка, 5 — картофелечистка, 6 — мороженица, 7 —
протирочный механизм, 8 — фаршемешалка, 9 — куттер, 10 — овощерезка, 11 — тележка или подставка
для привода, 12 — размолочный механизм, 13 — приспособление для чистки ножей и вилок, 14 —
колбасорезка, 15 — косторез, 16 — точило, 17 — рыбоочиститель, 18 — механизм для фигурного
нарезания овощей, 19 — рыхлитель мяса, 20 — механизм для взбивания, 21 — котлетоформовочный
механизм, 22 — механизм для нарезания вареных овощей, 24 — просеиватель, 25 — механизм для
перемешивания салатов и винегретов, 27 — механизм для нарезания свежих овощей, 28 — механизм
для нарезания сырых овощей брусочками.
• Цифра, следующая за порядковым номером механизма, показывает величину средней
производительности.
• Например, МС2-70 означает, что механизм сменный (мясорубка) производительностью до 70 кг/ч.
Кроме того, некоторые сменные механизмы обозначаются двумя или более цифрами. Например, МС4-7-8-20 свидетельствует о многоцелевом назначении механизма: 4 — взбивать продукт, 7 — протирать
продукт, 8 — перемешивать фарш; 20 — вместимость бачка.

22. Универсальный привод УКМ П

Универсальный привод УКМ П
• Технические характеристики УКМ П
• Мясорубка
Производительность: 180 кг/ч
Диаметр: решетки: 82 мм
Диаметр отверстий: 3,0; 5,0; 9,0 мм
• Механизм для взбивания и перемешивания
Объем бака: 25 л
• Рыхлитель для получения отбивных
Производительность: 1500 порций/ч
• Механизм овощерезательно — протирочный для нарезания сырых
и вареных овощей
Производительность: 200-350 кг/ч
• Просеиватель для просеивания муки
Производительность: 230 кг/ч
• Механизм для измельчения сухарей и специй
Производительность: 15 кг/ч
• Описание УКМ П
• Универсальная кухонная машина УКМ П предназначена для механизации
основных процессов переработки пищевых продуктов на предприятиях
общественного питания.
• Приводной механизм комплектуется двухскоростным электродвигателем.
Просмотр фильма «Работа универсального
привода»

23. Правила эксплуатации и техники безопасности универсальных приводов

• Подготовку универсального привода к работе проводит повар, за которым закреплена данная машина.
• Перед включением машины он обязан выполнить требования техники безопасности и соблюдать при работе безопасность труда.
• Проверить правильность установки универсального привода, исправность сменного механизма и правильность его сборки и крепления с помощью винтов-зажимов.
• При установке корпуса сменного механизма в горловине привода контролируют, чтобы конец рабочего вала механизма попал в гнездо
привода вала редуктора универсального привода.
• Проверяют наличие ограждающих устройств, заземления или зануления.
• Производят пробный пуск на холостом ходу. Привод должен работать с небольшим шумом. В случае неисправности привод останавливают и
устраняют причину неисправности. Устанавливать частоту вращения разрешается только перед включением машины в работу.
• Подготовленные продукты загружать в сменные механизмы только после включения универсального привода; исключение составляет
механизм для взбивания, в бачок которого сначала загружают продукты, а затем включают универсальный привод.
• При работе запрещается перегружать сменный механизм продуктами, так как это приводит к ухудшению качества или порче продуктов, а
также к поломке машины. Недогрузка СМ приводит к снижению ресурса работы оборудования и перерасходу электроэнергии.
• Запрещается работать на машине без наличия соответствующих предохранительных устройств, а также подталкивать продукты в горловину
сменного механизма руками.
• Осмотр универсального привода и установленного сменного механизма, а также устранение неполадок разрешается проводить только после
выключения электродвигателя универсального привода и его полной остановки.
• После окончания работы универсальный привод выключают и отключают от электросети. Только потом снимают сменный механизм для
разборки, промывки и сушки.
• Профилактический и текущий ремонт универсального привода и сменных механизмов проводят специальные мастера согласно
заключенному договору.

24. Вопросы

1. Как устанавливаются и крепятся сменные исполнительные механизмы к
универсальному приводу?
2. Какие правила безопасности нужно соблюдать при работе с
универсальными приводами?
3. В чем преимущества универсальных приводов перед индивидуальными?
4. Назовите сменные механизмы к универсальным приводам ПУ-0,6, ПГ-0,6,
ПХ-0,6.
5. Почему запрещается разбирать сменный механизм при включенном
электродвигателе?
6. Расшифруйте маркировку сменных механизмов: МС6-10, МС25-200, МС4-78-20, МС27-40, МС28-100.
7. Кто имеет право работать и производить текущий ремонт универсального
привода?
8. О чем свидетельствует повышенный шум или стук в редукторе и что в этом
случае необходимо сделать?

25. Домашнее задание

• Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного
питания, стр. 15-22
• Учить материал по презентации
• Самостоятельная работа:
— Подготовить сообщение на тему:
«Кухонные комбайны»

Важность защиты и управления (P&C) и IED

Защита и управление (P&C) Engineering

Protection & Controls (P&C) Engineering — это подразделение электроэнергетики, которое занимается защитой систем электроснабжения для энергетики генерации, передачи и распределения. Проектирование и проектирование P&C — это искусство защиты энергосистемы от аномальных условий энергосистемы с одновременным инициированием определенных корректирующих действий. P&C включает в себя защиту крупного и дорогого энергетического оборудования, такого как:

• Генераторы
• Трансформаторы
• Линии передачи (TL)
• Силовые автоматические выключатели
• Электрическая шина и проводники и т. д.

Ниже на рисунке 1 показано изображение небольшой электроподстанции, взятое из Википедии. На ней показано различное электроэнергетическое оборудование – диспетчерская, выключатели, трансформатор, выключатели, электрическая шина и т. д.

0002 Электромеханические реле

P&C использует защитные устройства, такие как защитные реле, для защиты силового оборудования от электрических неисправностей или ударов молнии. С начала 1900-х годов эти защитные устройства были известны как электромеханические реле и приводились в действие главным образом механическими движущимися частями. Электромеханические реле представляют собой переключатели с электрическим приводом, которые используют электромагниты для механического управления путем размыкания или замыкания переключателей; эти реле были почти идеальными устройствами для защиты прежней энергосистемы. Электромеханические реле могли обнаруживать аномалии в потоке мощности, такие как повышенное и пониженное напряжение, перегрузка по току, повышенная и пониженная частота и обратный поток мощности.

Интеллектуальные электронные устройства (IED), интеллектуальные микропроцессорные реле

С цифровым преобразованием и созданием цифровой электроники, включая микропроцессоры, уже в 1990-х годах электромеханические реле были заменены микропроцессорными реле, которые могли выполнять больше функций за более высокую скорость. скорости. Эти новые интеллектуальные электронные устройства (IED), оснащенные микропроцессорами, могли преобразовывать аналоговые напряжения и токи в цифровые значения, а также эмулировать все дискретные функции нескольких электромеханических реле в одном устройстве, что в конечном счете оптимизировало защиту конструкции, требования к пространству и текущее обслуживание. . Сегодня микропроцессорные реле или IED превратились в более интеллектуальные и интеллектуальные устройства, способные выполнять внутренние тесты и определять, правильно ли они работают или неисправны. IED могут обнаруживать различные неисправности из множества различных схем защиты, создавая формы сигналов потока мощности, выполняя функции измерения и обмениваясь данными с диспетчерским управлением и сбором данных (SCADA). Эти микропроцессорные реле также могут поддерживать множество настроек защиты, помогая инженеру по релейной защите, а также позволяя переводить реле в режим обслуживания на подстанция обслуживающий персонал. IED выполняют несколько функций, которые просто невозможно дублировать с помощью электромеханических реле.

Сегодня большинство энергетических компаний заменили все свои электромеханические реле на IED или интеллектуальные микропроцессорные реле. Современные интеллектуальные электронные устройства намного надежнее устаревших электромеханических реле, и они лучше справляются с обеспечением стабильности энергосистемы, намного быстрее очищая и изолируя неисправные компоненты, а также предоставляя информацию о энергосистеме в режиме реального времени.

Ниже на рис. 2 показано сравнение электромеханических реле GE с одним устройством SEL IED.

Рисунок 2, Электромеханические реле GE против одного Sell Ied

Важность P & C Design

аналогично электромеханическому реле, чувственные электрические функции от текущих трансформаторов и потенциальных или потенциальных трансформаторов, в то время как преобразование Voltage, в то время как преобразование тока или потенциальные преобразования или Voltage Transformers. инициирование размыкания или срабатывания силовых автоматических выключателей для устранения и локализации неисправностей в генераторах, линиях электропередачи, трансформаторах и электрических шинах, включая неисправные силовые автоматические выключатели. Это искусство проектирования и координации устранения электрических неисправностей чрезвычайно важно для защиты дорогостоящего оборудования, поскольку постоянные неисправности могут привести к необратимому повреждению энергосистем. Например, сегодня замена вышедшего из строя высоковольтного трансформатора может стоить более 500 000 долларов или более 1 миллиона долларов, включая затраты на проектирование и строительство. Это может стоить больше, если не вдвое, по мере роста крупных электрических пожаров, что приводит к большему повреждению другого энергетического оборудования.

Кроме того, получение нового трансформатора от производителя может занять до 6 месяцев или более, если в наличии нет запасных частей. Плохие проекты P&C , которые не координируют и не обнаруживают должным образом условия электрических неисправностей, могут вывести из строя энергосистемы коммунальных предприятий. По этой причине крайне важно иметь безупречный дизайн P&C.

Ниже на рисунке 3 показаны два больших высоковольтных трансформатора, взятые из Википедии.

Рисунок 3, Википедия – Трансформаторы высокого напряжения

Энергосистемы должны проектироваться с учетом четырех основных целей, касающихся функций P&C. Они показаны ниже:

1. Надежность – Силовое оборудование всегда должно работать так, как задумано.
2. Доступность – Силовое оборудование должно работать в нештатных условиях или по требованию.
3. Ремонтопригодность – Силовое оборудование должно быть ремонтопригодным в течение очень короткого промежутка времени.
4. Безопасность — Силовое оборудование должно быть защищено от любых физических или кибернетических взломов и вторжений.

Когда происходят сбои в энергосистеме, обычно происходят перебои в подаче электроэнергии и сбои в работе опытных пользователей или клиентов. Это может привести к прекращению подачи электроэнергии одному потребителю, нескольким потребителям или всему городу. Если весь город остается без электричества в течение пяти-десяти минут и более, каковы экономические последствия потери производительности? Это огромный! Проектирование и координация P&C важны не только для поставщика электроэнергии, но также важны для клиентов, поскольку они позволяют как можно быстрее восстанавливать электроэнергию клиентов. Некоторые химические производственные предприятия пострадали от 15-минутного отключения электроэнергии, что может привести к потере около 1 миллиона долларов США для перезапуска заводского оборудования, процессов и химических смесей. Надежная мощность является необходимостью для этих объектов.

На рис. 4 ниже показано крупное производственное предприятие, которое в значительной степени зависит от надежного электроснабжения.

Рис. 4. Производственное предприятие

Конструкции систем управления с использованием автоматизации

Энергетические компании с использованием IED и интеллектуальных конструкций систем управления и контроля внедряют больше автоматизации для повышения производительности и эффективности. В результате сокращается обслуживающий персонал за счет использования менее мощных техников и операторов из-за того, что в большей степени используется микропроцессорное оборудование защиты и управления. IED продолжают помогать операторам и техническим специалистам электросетей использовать больше данных в режиме реального времени, чтобы лучше эксплуатировать, контролировать, управлять, контролировать и тестировать свою энергосистему. В конечном итоге интеллектуальные электронные устройства объединяются в более интеллектуальную и автоматизированную сеть, управляемую в основном компьютеризированными системами, выполняющими функции P&C. Более новые конструкции P&C с помощью IED обеспечивают несколько преимуществ и важных функций, как показано ниже:

• Улучшенные функции контроля и управления
• Более быстрое обнаружение и локализация неисправностей
• Ускоренная защита и восстановление системы (изолирование и повторное включение)
• Подстанция Автоматика (SA)
• Несколько схем восстановления
• Функция самовосстановления сети, интеллектуальная сеть (SG)
• Автоматизированное тестирование без необходимости присутствия удаленного тестирующего персонала (повторное включение, POTT, DCB, схемы отключения, SCADA и т. д.)
• Снижение частоты и сброс нагрузки (UFLS)
• Снижение напряжения и сброс нагрузки (UVLS)
• Векторные единицы измерения (PMU)
• Выставление счетов по времени суток (TOD)
• Энергоэффективность
• Микросеть/остров
• и другие

Поскольку интеллектуальные электронные устройства приносят большие преимущества, риски безопасности также вызывают серьезную озабоченность. Поскольку киберугрозы для энергетических компаний по-прежнему вызывают все большую обеспокоенность, защита кибербезопасности для устройств P&C должна эволюционировать в более надежную и безопасную конструкцию. Проектирование систем P&C с обеспечением безопасности на начальном этапе важнее, чем попытки повысить безопасность существующей системы P&C. Предотвращение доступа нежелательных лиц или хакеров к системам защиты электропитания и интеллектуальным электронным устройствам должно быть главным приоритетом для коммунальных предприятий, чтобы поддерживать надежность и отказоустойчивость их энергосистемы.

В 3 Phase Associates мы с нетерпением ждем возможности помочь вам модернизировать существующие системы передачи и распределения электроэнергии до более совершенных и надежных систем защиты. Мы можем помочь вам преобразовать вашу электросеть и системы управления в более безопасную и интеллектуальную сеть, что касается физической/кибербезопасности, P&C, IED, SCADA, телекоммуникаций и т. д.

Попробуйте наши базовые электрические калькуляторы.

Давайте придумаем что-нибудь вместе!

https://3phaseassociates.com

423-641-0350

Средства защиты и управления для электрораспределения

Читать веб-историю

Скачать кейс

Читать пресс-релиз

Проверьте последние вебинары

Стремясь внедрять инновационные решения, мы готовы удовлетворить ваши разнообразные
и изменение требований к распределению электроэнергии в то время, когда энергосистемы
увеличивается как в размерах, так и в сложности. Полностью привержен поддержке растущего
оцифровка сети, наш полный спектр подлинной защиты IEC 61850 и
продукты управления готовы развиваться вместе с сетью.

Наше предложение

Свяжитесь с нами

Показано предложение для:
AlgeriaAngolaArgentinaArmeniaAustraliaAustriaAzerbaijanBahrainBangladeshBelgiumBoliviaBosnia-HerzegovinaBrazilBulgariaCanadaChileChinaColombiaCroatiaCzech RepublicDenmarkEcuadorEgyptEstoniaEthiopiaFinlandFranceGeorgiaGermanyGreeceGuatemalaHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelItalyJapanJordanKazakhstanKenyaKuwaitKyrgyzstanLatviaLebanonLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacedoniaMalaysiaMauritiusMexicoMontenegroMoroccoNetherlandsNew ZealandNigeriaNorwayOmanPakistanPalestinePanamaPeruPhilippinesPolandPortugalQatarRomaniaRussiaSaudi ArabiaSerbiaSingaporeSlovakiaSloveniaSouth AfricaSouth KoreaSpainSri LankaSwedenSwitzerlandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTunisiaTurkiyeTurkmenistanUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States of AmericaUruguayUzbekistanVenezuelaVietnamOther countries

Порталы кампании

Реле ABB-онлайн

Защита и управление REX610 — инновационная простота

Глоток свежего воздуха — Sasol Mining полагается на Relion для обеспечения надежного электроснабжения новой вентиляционной шахты

Практический пример: Acciona Energia делает следующий шаг в повышении надежности и эффективности энергосистемы

REX610 — комплексная защита для любого базового приложения распределения электроэнергии

ABB поддерживает PLN, чтобы обеспечить освещение на G20 в этом году в Лабуан Баджо, Индонезия.

провести флагманские мероприятия в рамках саммита G20 в 2022 г.

Новый информационный документ по централизованной защите и управлению

В этом информационном документе вы узнаете о централизованной защите и управлении для повышения надежности, доступности, гибкости и повышения экономической эффективности распределительных подстанций.

Виртуализация — важный шаг на пути к чистому электричеству в мире

Сеть будет продолжать меняться, а это означает, что решения, поддерживающие сеть, также должны продолжать развиваться. Виртуализация станет полезным инструментом для обеспечения устойчивости и отказоустойчивости сетей, что является ключевым шагом на пути к обеспечению мира чистым электричеством.

Будущее горнодобывающей промышленности – Шведская горнодобывающая компания LKAB делает ставку на цифровую связь для повышения надежности энергосистемы

LKAB является одной из первых горнодобывающих компаний в мире, которая модернизировала свою систему защиты и управления электроэнергией с помощью цифровой связи на основе IEC 61850 и GOOSE. Реле защиты ABB Relion REX640 играют ключевую роль.

Green Móvil расширяет возможности электронной мобильности в Колумбии с помощью передовой цифровой электрической инфраструктуры

ABB предоставила цифровую электрическую инфраструктуру для станций зарядки электрических автобусов Green Móvil. Надежное и интеллектуальное решение с системой zenon SCADA и распределительным устройством SafePlus Digital с реле защиты Relion REX640 и серии 615.

Технический документ

Централизованная защита и управление: Пилотный проект SRP

Предприятие SRP в США опробовало решение централизованной защиты и управления с помощью SSC600. В этом техническом документе вы узнаете, как передовые цифровые технологии помогают сделать защиту и управление подстанцией (PAC) более адаптируемой, улучшая стратегию жизненного цикла их активов PAC.

Новая платформа электронного бизнеса для устройств защиты: ABB Relays-Online

Исследовать. Строить. Заказ. ваш продукт цифровой подстанции на новой платформе электронного бизнеса

Преимущества SSC600 в защите от вспышки дуги

Серия видеороликов о применении SSC600: Узнайте о преимуществах нашего устройства управления и защиты Smart подстанции SSC600 в защите от вспышки дуги.

Информационный документ по централизованной защите и управлению: приложение для регистрации аварийных процессов

Узнайте о регистрации аварийных ситуаций, сбоев и событий на всей подстанции для распределительных сетей с помощью решения для централизованной защиты и управления 

Беспроводная связь: следующий рубеж для энергетических систем

В этой статье T&D World Петри Ховила исследует темы построения более экологичной экономики и мира, основанного на чистой энергии, доступной и эффективной, с помощью передовых технологий, таких как 5G и его преемники.

Самый чистый киловатт — это тот, который никогда не используется: экономия энергии с цифровым управлением энергией и активами

Экономия энергии тесно связана с управлением активами. Нередко состояние активов влияет на эффективность распределения энергии.

Модернизация SSC600 обеспечивает защиту еще более крупных подстанций

Одно устройство SSC600 теперь может выполнять задачи 30 реле защиты по сравнению с 20 устройствами ранее. В пакете функций 3 компания АББ также представляет поддержку связи между подстанциями для новых видов управления сетью или подходов к автоматизации с помощью маршрутизируемого GOOSE.

Использование возможностей подключения для «зеленой» трансформации энергетических систем

5G — это технология, обеспечивающая «зеленую» трансформацию распределительных сетей, и нам также нужны новые бизнес-модели для поддержки изменений.

Преимущества SSC600 в дифференциальной защите шин

Серия видеороликов по применению SSC600: Узнайте о преимуществах нашего интеллектуального устройства управления и защиты SSC600 для защиты шин.

Реле Relion от АББ помогают упростить и автоматизировать операции по распределению электроэнергии для Enel

Enel в Перу выбрала реле защиты ABB Relion®, чтобы свести к минимуму частоту прерываний и время простоя электроснабжения.

Преимущества SSC600 в качестве регистратора аварийных процессов

Серия видеороликов о применении SSC600: Узнайте о преимуществах нашего интеллектуального устройства управления и защиты подстанций SSC600.

ABB рассказывает об интеллектуальных сетях, подстанциях и безопасности

В этом выпуске подкаста Insight. tech вы можете послушать, как Яни Валтари обсуждает, как современные подстанции могут использовать цифровые инновации для обеспечения более отказоустойчивого, устойчивого и безопасного распределения энергии — и сделать переход плавным и надежный.

Системная устойчивость и открытое сотрудничество: строительные блоки для углеродно-нейтральных энергетических систем

В этой статье T&D World Петри Ховила и Яни Валтари исследуют строительные блоки для углеродно-нейтральных энергетических систем будущего.

Компания АББ расширяет семейство продуктов Arctic, представляя шлюз ARM600 M2M в качестве программного продукта.

Компания АББ добавила ARM600SW в семейство устройств беспроводной связи Arctic. Известный M2M-шлюз ARM600 теперь также доступен только в виде программного продукта.

Финская коммунальная служба полагается на инновационное реле защиты ABB REX640 «все в одном»

Savon Voima Verkko полагается на наши

Реле защиты Relion ^®  REX640 на новой подстанции. Посмотрите видео, чтобы узнать, что их эксперт по подстанциям может сказать о REX640 и решении таких проблем, как реактивная мощность и подземная кабельная система.

Новое универсальное реле защиты АББ предлагает инновационную простоту

По мере развития энергосистем REX610 предназначен для упрощения защиты и управления основными приложениями распределения электроэнергии.

Что случилось?

Вебинары и мероприятия по цифровым подстанциям

Отзывы клиентов и новости о продуктах

Блог: Программа АББ вместе с партнерами ускоряет экологический переход

Статья T&D World: Беспроводная связь: новый рубеж для энергетических систем

Блог: Самый чистый киловатт — это тот, который никогда не использовался: экономия энергии с помощью цифрового управления энергией и активами

Подкаст: АББ рассказывает об интеллектуальных сетях, подстанциях и безопасности

Блог: углеродно-нейтральному обществу будущего нужны устойчивые электрические сети

История успеха АББ

Тайваньская энергетическая компания выбирает решение для централизованной защиты и управления с SSC600

Дополнительная информация и полезные ссылки

Воздействие цифрового мира на систему защиты и управления.

Часть 1 из 2

Введение
Прошли времена простых электромеханических реле без прошивки и коммуникационных интерфейсов. Фактом является то, что системы защиты и управления значительно изменились за последнее десятилетие и будут продолжать меняться с развитием технологий. Цифровой мир повлиял на систему защиты благодаря внедрению микропроцессорных реле в 1980-х до реле защиты с интерфейсами связи в 1990-х. Современные передовые цифровые реле защиты используют высокоскоростную связь для замены медных проводов для управления между ячейками, защитной блокировки и даже отключения и включения выключателя. Современная сенсорная технология также позволяет осуществлять оцифровку и аналоговый сбор данных на распределительном устройстве, заменяя опасные индуктивные цепи ТТ и ТП связью по технологической шине.

Цифровой мир принес много преимуществ, но также создает проблемы. В данной статье основное внимание будет уделено влиянию системы защиты и управления в результате внедрения микропроцессорных реле в 19 веке. 90-е. В нем будут обсуждаться ключевые проблемы, с которыми инженер по защите и управлению сталкивался в прошлом и с которыми придется столкнуться при развертывании усовершенствованного реле защиты. Основными обсуждаемыми областями будут производительность и преимущества, включая функцию оцифровки и передачи нетрадиционных измерительных трансформаторов, угрозы безопасности и передовой опыт для системы защиты, управление парком в эпоху правил NERC PRC / CIP и рассмотрение производительности для достижения высокой доступности защиты. и система управления. Также в документе будут рассмотрены некоторые вопросы защиты, такие как; поскольку в системах волоконно-оптических датчиков тока нет железа и нет насыщения ТТ, дифференциальному реле не нужно иметь несколько наклонов для учета характеристик ТТ, достаточно минимального срабатывания, что увеличивает чувствительность в несколько раз.

Образовательные преимущества понимания этих воздействий имеют первостепенное значение при внедрении и использовании современных систем мониторинга и контроля. Понимание требований к повышению производительности систем защиты и управления автоматикой подстанции является целью создания информированного лица, принимающего решения, охватывающего эти достижения в новых технологиях, которые с точки зрения надежности могут значительно улучшить общую производительность энергосистемы.

1. Фон
После внедрения микропроцессорных реле в 1980-х годах переход к реле защиты с коммуникационными интерфейсами в 1990-х относительно мало повлиял на системы защиты как таковые, но позволил интегрировать устройства защиты в системы защиты и управления автоматики подстанции.

Хотя внедрение стандарта IEC 61850 открыло возможности для улучшенной интеграции реле защиты и управления различных производителей в системы автоматизации, оно практически не повлияло на сами функции защиты. Только теперь, расширив применение того же стандарта до уровня процесса для обмена данными между первичной системой и интеллектуальными электронными устройствами защиты и управления, он начинает играть критически важную роль в защите энергосистемы. Ключевые технологии решения «Цифровая подстанция» (реле, усовершенствованная автоматизация подстанции и современные измерительные трансформаторы) являются преимуществами, в которых IEC 61850/Ethernet позиционируется как средство реализации технологий, а не препятствие.

2. Стандарт – МЭК 61850
Первые многофункциональные микропроцессорные реле были разработаны в начале 1980-х годов. Один из них был основан на магистерской диссертации Университета штата Вашингтон, написанной Рави Айером. Он присоединился к Brown Boveri Corporation под руководством Стэнли Зохолла, чтобы спроектировать блок защиты распределительной сети, ставший первым многофункциональным микропроцессорным реле в 1984 году. Это реле обеспечивало трехфазную мгновенную защиту и защиту от перегрузки по току с выдержкой времени, многократное повторное включение выключателя и интегрированный пофазный учет. в одном устройстве, которое было немного больше, чем два однофазных электромеханических реле максимального тока. Инновация современной цифровой системы уходит своими корнями в эту эпоху пионерами отрасли, понимающими взаимосвязь электромеханических отношений, чтобы привлечь революционного ученого-компьютерщика, заменяющего индукционные диски и пружинные константы сбором данных, цифровым преобразованием и четырехточечными алгоритмами. Эти ранние устройства были основаны на 8-битных микропроцессорах и программировались на высокооптимизированном исходном коде ассемблера, поскольку алгоритмы должны были быть чрезвычайно эффективными, а размер программной памяти в 64 килобайта был роскошью.

Микропроцессорное реле — это первое предприятие нашей отрасли в цифровом мире, оно произвело революцию в наших системах защиты и управления. Ключевым преимуществом микропроцессорного реле является значительное сокращение площади панели, необходимой для создания той же системы защиты. На рис. 1 показана система защиты линии для схемы 1½ выключателя.

Рис. 1. Вторичные системы подстанций с тем же приложением
с электромеханическими реле по сравнению с современной цифровой системой
(нажмите, чтобы увеличить)

В примере Рисунок 1 функция защиты, обозначенная релейными элементами ANSI, традиционно реализовывалась с использованием дискретных реле, требующих нескольких релейных панелей для защиты этой схемы. Использование современных многообъектных (защита более чем одного первичного оборудования) реле и открытых стандартов для связи между устройствами позволяет функциональную консолидацию, устранение управления и блокировки медных проводных соединений, что значительно повышает производительность системы, одновременно повышая надежность и безопасность персонала. .

Самым значительным изменением, как хорошим, так и плохим, было введение программных систем для защиты этих систем. Ранняя реализация имела ограниченный исходный код программного обеспечения, поскольку мощность микропроцессора и объем памяти ограничивали объем допустимой функциональности. По мере того, как многофункциональное реле совершенствовалось и начинало обмениваться данными с RTU и шлюзами, сложность системы программного обеспечения устройства также возрастала. Хорошо то, что производительность системы защиты увеличилась в десять раз, а плохо то, что появилась недокументированная функция, также известная как программные ошибки. Управление версиями встроенного ПО теперь является важнейшим элементом управления парком коммунальных услуг, чтобы гарантировать, что установленные защитные устройства не приведут к нежелательной производительности системы. Североамериканская корпорация надежности (NERC) разработала для Американской системы энергоснабжения ряд стандартов надежности и защиты критической инфраструктуры, обеспечивающих общую надежность, стабильность и безопасность сети.

Система защиты и управления редко может быть задействована до тех пор, пока ненормальное состояние не станет угрожать работе оборудования. Именно в этом случае система должна работать для защиты коммунальных активов. Основным преимуществом современных устройств защиты является усовершенствованная самодиагностика и самоконтроль, обеспечивающие максимальную доступность системы. Выяснилось, что электромеханические и полупроводниковые реле выходят из строя только при возникновении неисправности, приводящей к неправильной работе, или во время плановых испытаний. Современное защитное устройство имеет расширенную диагностику для обеспечения работоспособности или индикации нерешенных проблем.

Сегодня цифровой мир продолжает меняться по мере того, как современные первичные устройства включают в себя цифровые технологии, а преимущества нетрадиционных измерительных трансформаторов еще больше повышают производительность системы и безопасность персонала. Эти средства реализации на уровне основных системных процессов продолжат революционизировать следующее поколение систем защиты, управления и автоматизации.

3. Цифровые системы
В цифровой системе выборочные аналоговые значения передаются в соответствии со стандартом IEC 61850 9.2 от объединяющих блоков или нетрадиционных измерительных трансформаторов (NCIT) к IED защиты и управления, а команды отключения отправляются в виде сообщений IEC 61850 GOOSE на интерфейсы автоматического выключателя. Таким образом, система связи становится критическим звеном в цепочке устранения неисправностей, влияя на общее время устранения неисправностей системы защиты.

4. От медного провода к технологической шине
Подход к установке коммуникационной сети технологической шины, которая соединяет оборудование уровня присоединения, такое как IED защиты и управления или измерительные устройства, с устройствами объединения и прерывателями IED, расположенными на уровне процесса, мотивируется различными аспектами:

4.1. Повышенная безопасность
Каждый медный провод на подстанции представляет потенциальную опасность, независимо от того, идет ли он от цепи ТТ или ТН или от провода управления 125 В постоянного тока. Вторичная цепь трансформатора тока с высокой индуктивностью представляет наибольшую угрозу безопасности. Опасность возникает, когда по незнанию отключается провод трансформатора тока под напряжением. Согласно теории индуктивных цепей ток, протекающий через индуктивную цепь, не может быть мгновенно изменен с 5 ампер до нуля. Быстрая благодарность Википедии; математика 9Формула 0156 v(t) = L неявно утверждает, что на катушке индуктивности индуцируется напряжение, равное произведению индуктивности катушки индуктивности и скорости изменения тока через катушку индуктивности. Поскольку индуктивность не изменяется во время разомкнутой цепи, скорость изменения тока от 5 до 0 ампер мгновенно приводит к тому, что результирующая производная (di/dt) стремится к бесконечности. Таким образом, в напряжении произведения формулы преобладает производная, стремящаяся к бесконечности, и возникает очень большое напряжение на разомкнутых проводах. Что касается применения на подстанции, разомкнутая вторичная обмотка трансформатора тока эквивалентна обнулению индуктивного тока, и, в зависимости от нагрузки вторичной обмотки, возникнет искрение, поскольку эти опасно высокие напряжения создают опасность серьезной травмы или даже смертельного исхода для полевого персонала и оборудования, а также подстанции, подверженной риску электрического пожара. Минимизация меди приводит к значительному повышению безопасности.

4.2. Меньше материала
Использование оптоволокна вместо медных кабелей не только сокращает количество медных кабелей на подстанции примерно на 80 процентов, в зависимости от уровня напряжения, типа и схемы распределительного устройства. Это также означает меньшую транспортировку материалов на площадку.

Если обычные измерительные трансформаторы заменяются нетрадиционными, можно дополнительно снизить вес. Оптический ТТ для установки АИС на 400 кВ весит около 20 % своего обычного аналога (заполненного элегазом).

4.3. Более короткое время установки и более короткое время простоя для вторичной модификации системы
Меньше кабелей, которые нужно тянуть, меньше оборудования, которое нужно подключать, и меньше соединений, которые нужно тестировать. Это приводит, с одной стороны, к сокращению времени установки новых вторичных систем, а с другой стороны, также помогает сократить время простоя при замене вторичных систем. Время простоя в последнем случае может быть сокращено за счет более короткого времени, необходимого для установки нового оборудования, а также за счет того, что новое оборудование поставляется с завода полностью протестированным от SCADA через устройства защиты и управления до технологических интерфейсов. Следовательно, тестирование новой системы, требующее простоев, сокращается.

5. Время устранения неисправностей цифровых подстанций
При приближении к использованию NCIT и связи Ethernet для передачи критически важных аналоговых и двоичных данных для функций защиты скорость срабатывания больше не зависит только от защитных IED и отключающих реле. В цифровых системах время устранения неисправности зависит от производительности всех задействованных электронных компонентов, таких как NCIT, устройства объединения, защитные IED и IED-выключатели, а также от конструкции системы связи технологической шины.

Ожидается, что цифровые системы будут соответствовать современным спецификациям и нормам, касающимся времени устранения неисправности, и что они будут работать не хуже современных систем защиты. Типичное значение времени устранения неисправности в нормальных условиях (без отказов в системе защиты или автоматическом выключателе) составляет четыре цикла питания. Для отключения выключателя с гашением дуги принято два цикла, для системы защиты предполагается два цикла. Эти цифры можно найти в международном стандарте, таком как IEC 60834 [3], и в национальных правилах, таких как технический документ NERC по надежности системы защиты [6] или в своде правил сети National Grid UK [5].

Два значения времени на приведенном выше рисунке определены и классифицированы в соответствии с международными стандартами. «Время задержки обработки» NCIT и устройств объединения определяется в IEC 60044-8 [12] как номинальное время задержки, которое не должно превышать 3 мс для приложений защиты. Определение «время переключения» является частью стандарта IEC 61850-5 [9]. Как для выборочных значений, так и для команд отключения, отправляемых через GOOSE, применяется наивысший класс эффективности времени передачи, который должен составлять 3 мс или меньше. Время передачи представляет собой сумму времен, требуемых стеком отправляющего устройства, стеком принимающего устройства и системой связи. Согласно IEC 61850 10 [10] и IEC 61850 90 4 [14], предполагается, что 3 мс разделены на 80 % на время обработки в стеках IED (2,4 мс), а оставшиеся 20 % (0,6 мс) — на коммуникационную сеть.

Таблица 1 Обзор стандартных или типичных временных интервалов в цепочке устранения неисправностей, а также временных интервалов, достижимых с помощью современных устройств и соответствующей конструкции системы связи. Предполагается, что время обработки логики IED, т. е. время, требуемое алгоритмом защиты, равно одному циклу питания с частотой 60 Гц в обоих случаях.

Таблица 1: Бюджет времени со стандартным или типичным временем и возможным временем с современными устройствами.

Одним из важных моментов во второй колонке с сегодняшним возможным временем является то, что внешнее отключающее реле отсутствует, а автоматический выключатель напрямую отключается силовыми выходами автоматических электронных электронных устройств выключателя. Но даже при наличии отключающего реле требуемое общее время устранения неисправности, равное 4 циклам питания, как упоминалось выше, может быть значительно снижено.

Рис. 2. Бюджет времени со стандартным или типичным временем и возможным временем с современными устройствами

Более подробная информация об использованной выше схеме расчета, а также более подробные пояснения и анализ можно найти в [2].

6. Воздействия нетрадиционных измерительных трансформаторов
То, что нетрадиционные измерительные трансформаторы могут обеспечить превосходную точность 0,2 процента или лучше, было продемонстрировано в различных установках, где NCIT были подключены к IEC 61850-9.-2 счетчика сетки с поддержкой технологической шины. Для проверки точности цифровой измерительной цепи они были установлены параллельно обычной измерительной системе. Установка, описанная в [8], показала, что после трех лет эксплуатации разница накопленной энергии, измеренной традиционной и цифровой системой, составила около 0,35%. Это не абсолютная точность, а разница между двумя измерительными системами, которая может составлять до 0,8 процента, поскольку обе системы могут вносить погрешности в 0,2 процента для тока и напряжения.

Еще лучшие результаты представлены в [7], где описываются две установки с NCIT, технологической шиной и сетевыми счетчиками. Здесь наблюдаемые различия для активной энергии между обычными и нетрадиционными системами колеблются от 0,01 до 0,19 процента, что намного ниже допустимой погрешности, учитывая классы точности установленных обычных измерительных трансформаторов и NCIT классов 0,2 и 0,2s соответственно.

6.2. Переходные характеристики
Классы переходных характеристик измерительных трансформаторов играют важную роль при выборе параметров защиты. Характеристики защиты и переходные характеристики определены в IEC 60044 и IEC 61869.. Стандарт измерительных трансформаторов IEC 61869 заменяет старый стандарт IEC 60044. Детали для обычных измерительных трансформаторов уже выпущены, но для нетрадиционных или электронных ТТ и ТН по-прежнему приходится использовать старый стандарт. В обоих случаях они описывают поведение на вторичном интерфейсе измерительных трансформаторов, которые являются клеммными колодками в случае обычных ТТ и ТН и коммуникационным интерфейсом в случае их нетрадиционных вариантов.

Наряду с определениями IEC 61850 92, а также «Руководство по внедрению цифрового интерфейса для измерительных трансформаторов с использованием IEC 61850-9-2» [13], широко известное как IEC 61850 9 2LE, поэтому стандарты измерительных трансформаторов позволяют в достаточной мере описать NCIT и позволяют создавать установки различных производителей.

Рисунок 3: Интерфейсы и стандартизация
(щелкните, чтобы увеличить)

До тех пор, пока стандартная часть IEC 61869 не будет готова, необходимо тщательно проверять возможность взаимодействия, помимо связи автономного устройства слияния одного поставщика с реле защиты другого поставщика. Полное тестирование системы с акцентом на динамические характеристики и переходную характеристику аналогового преобразования имеет решающее значение для обеспечения правильной работы системы.

6.3. Оптимизированное размещение точек измерения на подстанции
Благодаря своей компактности размещение нетрадиционных трансформаторов тока и/или напряжения на распределительном устройстве может быть оптимизировано для улучшения перекрытия зон защиты. На рисунке показан пример упрощенного 1½. расположение выключателей с NCIT, установленными с каждой стороны автоматических выключателей. В этой конфигурации зоны защиты шин и защиты линии, а также зоны, защищенные защитой линии, перекрываются. В случае систем с воздушной изоляцией NCIT могут быть встроены во втулки автоматического выключателя или в случае систем с элегазовой изоляцией; они могут располагаться с каждой стороны автоматического выключателя между выключателем и разъединителями.

В случае комбинированных NCIT для тока и напряжения в диаметре доступно большее количество точек измерения напряжения, чем обычно, что обеспечивает большую гибкость при выборе источников напряжения, например, для функций контроля синхронизма и дистанционной защиты.

6.4. Преимущество датчиков без насыщения
Результат использования датчика тока без насыщения может сильно повлиять на настройку и, следовательно, на чувствительность реле. Возьмем, к примеру, дифференциальное реле. Дифференциальное реле использует датчики тока, которые обеспечивают точное воспроизведение первичных токов для анализа. Затем он складывает векторы тока вместе и вычисляет дифференциальный ток. Затем с помощью рабочей кривой, как показано на рисунке 8, определяется, следует ли работать или нет. Если дифференциальный ток падает выше характеристической кривой для заданного тока торможения, реле срабатывает. Если нет, то сдерживает.

Наклоны в красной и зеленой частях предназначены для настройки характеристик обычного трансформатора тока. По мере увеличения тока торможения шансы на то, что два обычных трансформатора тока будут работать одинаково, уменьшаются. Эта разница на выходе между трансформаторами тока компенсируется за счет увеличения наклона характеристики, так что для работы требуется больший дифференциальный ток по мере увеличения тока торможения. Красная секция обычно имеет наклон 40%, а зеленая секция обычно имеет наклон 80%. Хотя эта компенсация необходима для обычных трансформаторов тока, чтобы обеспечить их безопасность во время насыщения трансформатора тока, она снижает чувствительность дифференциальной схемы. При использовании нетрадиционных датчиков тока эти наклоны можно установить близкими к нулю, что повышает чувствительность дифференциальной схемы в условиях сильного тока.

Часть II статьи вместе со всеми ссылками появится в выпуске за ноябрь/декабрь.

Об авторах

Штефан Мейер работает в ABB Switzerland более 15 лет. Занимал несколько должностей, начиная с ввода в эксплуатацию систем автоматизации подстанций, заканчивая технической поддержкой и управлением проектами. Сегодня он является глобальным менеджером по продуктам для шин процессов, где он координирует внедрение шины процессов IEC 61850 в пилотных и коммерческих проектах. Стефан изучал электротехнику в Университете прикладных наук Северо-Западной Швейцарии и имеет степень магистра делового администрирования в Эдинбургской школе бизнеса Университета Хериот-Ватт, Шотландия.

Стив Кунсман является признанным специалистом по автоматизации подстанций с более чем 32-летним опытом работы в области автоматизации подстанций, приложений защиты и управления, коммуникационных технологий (IEC 61850 и DNP), кибербезопасности для автоматизации подстанций, а также семейства продуктов Relion для реле защиты и управления.