Электрическая схема представляет собой графическое изображение элементов электроустановок и их взаимосвязей.
Для изображения схем применяют условные графические обозначения, установленные рядом ГОСТов, входящих в Единую систему конструкторской документации (ЕСКД).
Распределительные устройства
Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, предназначенную для приёма электрической энергии от источника питания и распределения её между отдельными потребителями. Таким образом, РУ являются составными частями электрических сетей, в которых сходятся питающие и отходящие линии.
Обычно РУ содержат сборные шины, через которые распределяется поступающая электроэнергия, коммутационные, защитные, измерительные и токоограничивающие аппараты.
Коммуникационные аппараты необходимы для включения и отключения отдельных присоединений (линий, трансформаторов) как в нормальных условиях эксплуатации, так и при их нарушениях от соответствующих устройств релейной защиты и автоматики.
Защитные аппараты служат для защиты электрооборудования от перенапряжений, коротких замыканий (К.З.) и перегрузок.
Измерительные аппараты (трансформаторы тока и напряжения) питают измерительные приборы, реле защиты и автоматики.
Токоограничивающие аппараты применяются для ограничения токов К.З., облегчая тем самым работу электрооборудования, входящего в состав РУ.
В установках до 1000В распределительные устройства выполняют в виде щитков, шкафов, щитов с соответствующей аппаратурой, а также в виде токопроводов (магистральных, распределительных и осветительных).
Щитки изготовляют в виде плоской панели, на которой размещают защитные аппараты (предохранители или автоматы) или предохранители и выключатели для отходящих линий.
Рис. 2. Распределительные щиты:
а – одностороннего обслуживания ЩО, б – блочный (его панель).
Для распределения электроэнергии между силовыми приёмниками служат силовые пункты, обычно выполняемые в виде шкафов и щитов, составленных из отдельных панелей, где размещены коммутационные, защитные и измерительные аппараты. Распространены блочные щиты, каждая панель которых укомплектована стандартными блоками (блоки предохранителей, предохранитель – выключатель и выключатели).
В цехах промышленных предприятий для распределения электроэнергии между силовыми и осветительными приёмниками широко используют шинопроводы, составленные из прямых секций на прямых участках, угловых и ответвительных (тройниковых) секций.
Широкое распространение получили комплектные распределительные устройства (КРУ), которые изготовляют на заводах, что позволяет значительно ускорить процесс их монтажа и улучшить качество.
Аппараты распределительных устройств напряжением до 1 000В
В электроустановках до 1 000В применяют коммутационные аппараты для отключения, включения и переключения электрических цепей, защиты этих цепей от сверхтоков при перегрузках и коротких замыканиях применяют коммуникационные аппараты: рубильники и переключатели, предохранители и автоматы.
Простейшими коммуникационными аппаратами являются рубильники и переключатели.
Рис. 3. Коммутационные аппараты:
а, б – рубильники, в – переключатель; 1 – рукоятка, 2 – подвижные контакты (ножи), 3 – неподвижные контакты (губки), 4 – выводы, 5 – рычажный привод, 6 – дополнительные неподвижные контакты, 7 – дополнительные выводы.
Рубильники выпускают одно-, двух– и трёхполюсными с центральной рукояткой (Рис.3а,) или с боковой рукояткой (Рис.3б), а так же переключатели с рычажным приводом (Рис.3в, п.5).
Широко применяют пакетные выключатели ПВ, набираемые из отдельных пакетов (секций) по одному на каждый полюс. Выключатель обычно снабжают фиксирующей шайбой для чёткой фиксации в заданном положении, например включенном и отключенном. Пакетные выключатели выпускают на напряжение до 380В и токи от 10 до 400А.
Рис. 4. Пакетный выключатель ПВ
а – в собранном виде, б – со снятой крышкой, в – секция; 1 – крышка, 2 – ручка, 3 – пружина, 4 – корпус секции, 5 – неподвижный контакт, 6 – контактный валик, 7 – фиксирующая шайба, 8 – ось, 9 – подвижный контакт.
Простейшими аппаратами для защиты электроустановок от перегрузок и коротких замыканий служат плавкие предохранители. В каждом предохранителе имеется плавкая вставка, которая является ослабленным участком в электрической цепи и выбирается таким образом, чтобы при увеличении тока до значения, больше допустимого, она расплавлялась и тем самым разрывала цепь защищаемой электроустановки.
Рис. 5. Плавкие предохранители: а – резьбовой, б – трубчатый ПР-2, в – трубчатый ПНС; 1 – пробка, 2 – плавкая вставка, 3 – резьбовая деталь основания под пробку, 4 – резьбовая деталь пробки, 5 – контактный винт,
6 – контакт, 7 – изолирующее основание.
Конструкции плавких предохранителей разнообразны. Пробочные предохранители изготовляют с плавкими вставками от 6 до 20А.
В силовых сетях применяют трубчатые предохранители. Все предохранители, заполнены кварцевым песком (кроме РП-2) и устанавливаются в вертикальном или горизонтальном положении.
Воздушные автоматические выключатели (автоматы), созданные для замены рубильников и плавких предохранителей, предназначены для коммуникации цепей электроустановок при токах нормальных режимов нагрузки и защиты от токов короткого замыкания, перегрузки и снижения напряжения. Отдельные автоматы выполняют не все перечисленные функции, а лишь часть их. Включение и отключение автоматов могут осуществляться как вручную, так и дистанционно с помощью электроприводов.
Для защиты однофазных электрических сетей жилых и общественных зданий применят автоматы АБ25, А3161, А63 и др.
Рис. 6. Установочный автомат АБ25:
1 – указатель срабатывания, 2 – рукоятка, 3 – неподвижный контакт, 4 – корпус, 5 – подвижный контакт рычага, 6 – термобиметаллический элемент расцепителя, 7 – боковая крышка.
Автоматические выключатели АП50 широко применяются в установках напряжением до 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока для автоматического отключения при коротких замыканиях или токах перегрузки, для нечастой коммуникации в тех же установках и для пуска и защиты трёхфазных асинхронных электродвигателей.
Рис. 7. Автоматический выключатель АП50:
а – общий вид (со снятой крышкой), б – продольный разрез; 1 – механизм свободного расцепления, 2 – рычаг, 3 – кнопка отключения, 4 – кнопка включения, 5 – выводы, 6 – дугогасительная камера, 7 – крышка, 8 – стальные пластины дугогасительной камеры, 9 – подвижный контакт, 10 – гибкое соединение, 11 – траверса, 12 – электромагнитный расцепитель, 13 – тепловой расцепитель, 14 – неподвижный контакт, 15 – пластмассовый корпус.
Конструктивно автоматы могут сильно отличаться друг от друга, но принципы их работы сохраняются неизменными. В состав автоматов входят: контактная система, дугогасительные устройства, расцепители, привод и механизм свободного расцепления. Этот механизм является важной частью каждого автомата. Он обеспечивает моментальное размыкание главных контактов и невозможность их удержания во включённом состоянии при сохранении ненормального режима установки.
Рис. 8. Автомат А3100:
а – устройство (автомат отключён автоматически), б – при взводе, в – при включении; 1 – дугогасительная камера, 2 – обойма, 3 – перекидная пружина, 4 – ломающиеся рычаги, 5 – фигурный удерживающий рычаг, 6 – собачка, 7 – тепловой расцепитель, 8 – рейка, 9 – якорь электромагнитного расцепителя, 10 – сердечник электромагнитного расцепителя, 11 – зуб, 12 – неподвижная ось, 13 – контактодержатель, 14, 15 – контакты, 16 – впадина рычага, 17, 18, 19 – подвижные оси.
Аппараты дистанционного управления и контроля
Управление коммуникационными аппаратами обычно осуществляется из пункта, в частности щита управления, находящегося на некотором расстоянии (дистанции) от всех аппаратов, поэтому и называется дистанционным.
Для дистанционного управления коммутационные аппараты снабжены проводами, электрически связанными с пунктом управления, где размещены командные аппараты (кнопки, ключи управления, переключатели), с помощью которых подаются команды в виде электрических сигналов на включение или отключение соответствующих коммутационных аппаратов.
Аппаратами дистанционного управления и контроля являются сигнально-блокировочные контакты, сигнальные и командные аппараты, а также приводы коммутационных аппаратов.
Для дистанционного управления коммутационными аппаратами служат кнопки управления и различные переключатели (некоторые из них называют ключами), основными частями которых являются контактный элемент, предназначенных для замыкания и размыкания управляемых электрических цепей и имеющие подвижные и неподвижные контакты, а так же механизм передвижения подвижных контактов.
Рис. 9. Двухэлементная кнопка:
а – вид спереди, б – устройство (продольный разрез); 1 – кнопочный элемент («Пуск» – чёрного цвета, «Стоп» – красного цвета), 2, 3 – пружина, 4 – винтовые зажимы; 5 – основание, 6 – неподвижный замыкающий контакт, 7 – мостиковый контакт, 8 – неподвижный контакт.
Переключатели можно разделить на две группы: с поворотными подвижными контактами и с кулачковыми контактами. Каждый переключатель имеет набор контактных пакетов и корпус, скреплённых между собой двумя стальными шпильками.