De acuerdo con los requisitos de las reglas de operación técnica de instalaciones eléctricas (PTE abreviado), los equipos de energía de las redes eléctricas, subestaciones y las propias centrales eléctricas deben estar protegidos de corrientes de cortocircuito y fallas en el funcionamiento normal. Como equipo de protección se utilizan dispositivos especiales, cuyo elemento principal es un relé. En realidad, es por eso que se llaman así: protección de relés y dispositivos de automatización eléctrica (RPA). Hoy en día, existen muchos dispositivos que pueden prevenir rápidamente un accidente en la sección reparada de la red eléctrica o, en casos extremos, advertir al personal sobre una violación del modo de funcionamiento. En este artículo veremos el propósito de la protección por relé, así como sus tipos y diseño.
En primer lugar, le diremos por qué necesita utilizar protección por relé. El hecho es que existe un peligro como el de una cadena. Como resultado de un cortocircuito, las piezas conductoras, los aisladores y el propio equipo se destruyen muy rápidamente, lo que conlleva no solo la aparición de un accidente, sino también un accidente industrial.
Además de un cortocircuito, puede producirse desprendimiento de gases cuando el aceite se descompone en el interior del transformador, etc. Para detectar rápidamente el peligro y prevenirlo, se utilizan relés especiales que señalan (si la falla del equipo no representa una amenaza) o cortan instantáneamente la energía en el área defectuosa. Este es el objetivo principal de la protección y automatización de relés.
Así, en relación con la protección de relés y la automatización se imponen los siguientes requisitos:
En palabras simples, el propósito de la protección del relé y sus requisitos son que los dispositivos deben monitorear el funcionamiento de los equipos eléctricos, responder de manera oportuna a los cambios en el modo de operación, desconectar instantáneamente la sección dañada de la red y alertar al personal sobre un accidente.
Al considerar este tema, uno no puede evitar detenerse en los tipos de protección por relé. La clasificación de relevos se presenta de la siguiente manera:
En cuanto a los tipos de sistemas de protección de relés, existen muchos. Veamos inmediatamente qué tipos de relés existen y para qué se utilizan.
Por separado, también me gustaría considerar los tipos de automatización eléctrica cuyo propósito, a diferencia de la protección por relé, es, por el contrario, volver a conectar la energía. Entonces, en los sistemas modernos de relés y automatización se utiliza el siguiente tipo de automatización:
Además, existen los siguientes tipos de automatización:
Entonces analizamos el propósito y las áreas de aplicación de la protección por relé. Lo último de lo que me gustaría hablar es en qué consiste la protección del relé.
El dispositivo de protección de relé es un circuito que consta de las siguientes partes:
Esta pregunta puede parecer extraña para algunos, porque la respuesta está oculta en su nombre: el relé de posición está encendido/apagado. Pero si cree que estos relés informan la posición actual del interruptor, siga leyendo. Porque la respuesta es incorrecta.
Para responder correctamente a esta pregunta, debe considerar el diagrama de conexión estándar para el variador del disyuntor de potencia, por ejemplo, 35 kV. Los relés RPV (KQC) y RPV (KQT) están resaltados en rojo.
Figura 1. Esquema de conexión para accionamiento de interruptor automático en vacío de 35 kV (ejemplo)
Y aquí hay otro diagrama, esta vez para un interruptor de 110 kV.
Figura 2. Esquema de conexión para accionamiento de interruptor automático en gas SF6 110 kV (ejemplo)
Como puede ver, la energía se suministra a las bobinas de estos relés (especialmente RPO) a través de cadenas bastante largas, que incluyen otros contactos y electroimanes de encendido/apagado.
Naturalmente, estas cadenas contienen contactos de bloque de interruptor, pero no son los únicos. En general, esto puede incluir el final de carrera de control de carga del resorte, los contactos del relé de control de presión del gas SF6 (etapa de bloqueo), etc. Es por eso que los relés RPV y RPO no pueden señalar la posición actual del interruptor.
¿Qué “muestran” entonces RPO y RPV?
Indican que el variador está listo para funcionar:
RPO – preparación para la operación de conmutación,
RPV – preparación para la operación de apagado.
Veamos el circuito de habilitación en Figura 1, que incluye RPO. Además del contacto de bloqueo del interruptor Q1 y la bobina de cierre YAC, incluye los siguientes elementos:
— Cambie SA1 en el gabinete del variador, que cambia el variador a control remoto o local (reparación). Para alimentar la entrada RPO, el interruptor debe estar en la posición remota, de lo contrario la señal no pasará.
— Contactos para monitorear el estado del resorte de accionamiento SQM1 y SQM2, que se cierran cuando el resorte está cargado, es decir. cuando el interruptor esté listo para la operación de cierre. Después de cada encendido, el resorte de accionamiento se descarga y los contactos SQM se abren, bloqueando el paso del comando de encendido hasta que se carga el resorte.
— Contacto SQF, que interrumpe el circuito de conmutación si hay un comando en paralelo para abrir el disyuntor, de modo que no se produzca ningún efecto de cierre repetido.
Si al menos uno de estos elementos está en estado abierto, entonces el circuito RPO no se ensamblará, incluso si el interruptor está en la posición de apagado (Q1 está cerrado). La combinación de todos estos elementos indica si el interruptor está listo o no para la operación de conmutación.
Si el interruptor es SF6, entonces se agregan contactos de un interruptor de presión SF6 al circuito de encendido y apagado, que bloquea completamente los controles cuando la presión cae críticamente. Esto evita que el disyuntor falle durante un cortocircuito debido a la imposibilidad de extinguir el arco (sin gas SF6, sin medio extintor). Un relevo de este tipo se puede ver en Figura 2 (+K9)
Además, los relés/entradas del RPO o RPV no se energizarán cuando los circuitos de encendido y apagado se interrumpan o se apague la fuente de alimentación. Cuando desaparecen las señales RPV y RPO, el dispositivo de protección del relé emite una señal de advertencia al oficial de servicio en la subestación o en el sistema de control automatizado.
Inicialmente, estos relés se utilizaron precisamente para monitorear la integridad de los circuitos de control del interruptor.
Características del uso de señales RPV y RPO en circuitos lógicos.
Las señales RPO y RPV deben procesarse teniendo en cuenta la lógica de su formación.
Por ejemplo, la señal RPO puede desaparecer durante la carga del resorte, especialmente en el ciclo de recierre automático fallido (operación O-tapv-VO), cuando se desconecta nuevamente un cortocircuito estable, pero el resorte de cierre aún no ha tenido éxito. hora de cargar.
El tiempo de enrollado del resorte puede alcanzar los 15 s (VVU-SESH-P-10) o más, especialmente a tensión de funcionamiento reducida.
Esto significa que es necesario señalizar una rotura del circuito de accionamiento (desaparición simultánea del RPO y RPV) con un retardo no inferior al tiempo de carga del resorte.
Las señales RPV también se utilizan ampliamente en algoritmos de protección y automatización. Por ejemplo, RPV se suele utilizar al iniciar el reenganche automático y RPO al acelerar la protección.
Arroz. 3. Uso de RPV y RPO en algoritmos MP RPA (usando el ejemplo de BMRZ-152-KL, tomado del sitio web http://mtrele.ru)
Además, debe comprender que incluso si todos los contactos auxiliares están cerrados, sigue siendo incorrecto juzgar la posición del interruptor por RPO y RPV porque en este caso las señales RPO y RPV desaparecen más rápido de lo que ocurre la operación completa de encendido/apagado. .
Por ejemplo, la señal RPV ( Figura 1) desaparecerá en la entrada discreta del terminal A1 tan pronto como el contacto de relé KCT1 emita un comando de apagado. Aquellos. el interruptor aún no se ha apagado (todavía está encendido) y la señal RPV ya ha desaparecido (la entrada RPV está anulada por el contacto del relé KCT1).
La diferencia aquí es, por supuesto, pequeña (decenas de milisegundos), pero para sistemas como RAS y ACS puede ser significativa. Por lo tanto, para ellos, la posición del interruptor debe "quitarse" a través de los contactos de bloque "secos" del interruptor, cuando se alimenta desde la operacorriente del sistema correspondiente.
Es el contacto de bloqueo del interruptor c el que muestra su posición actual, y RPV y RPO son relés para monitorear la preparación del interruptor para la operación correspondiente.
Bueno, y por último, una pequeña observación.
Recientemente, los diseñadores y fabricantes de interruptores han intentado trasladar el circuito RPO lo más lejos posible al electroimán de conmutación, sin pasar por toda la compleja cadena de contactos auxiliares.
En Arroz. 4 Se muestran dos diagramas para variadores del mismo tipo de interruptores VVU-SESH-P con una diferencia de 3 años. A la izquierda ves un esquema del año 2010, y a la derecha uno más moderno. Preste atención a la cadena RPO: de esto estaba hablando. En el primer caso, controlas casi todo el circuito de conmutación y, en el segundo, solo la sección Q1-YAC.
La caja de cambios del eje trasero incluye varios componentes, siendo los principales el diferencial y el engranaje principal. La transmisión final es un mecanismo mediante el cual se aumenta la relación de transmisión de un vehículo. Entonces, ¿qué es una caja de cambios, cuándo se creó, qué averías pueden ocurrirle y mucho más le contaremos en este artículo?
El proceso de la revolución industrial estuvo marcado por la transición de las piezas de madera a las metálicas. Los propulsores impulsados por viento y agua ya creaban fuerzas que eran difíciles de soportar para las piezas de madera. El principal factor de la revolución industrial fue la creación de mecanismos más avanzados y la búsqueda de nuevos recursos energéticos.
La llegada de la máquina de vapor requirió capacidades muy grandes. En consecuencia, surgió la necesidad de diseñar cajas de cambios metálicas. A mediados del siglo XIX, los telares manuales ya habían comenzado a pasar a un segundo plano y a ser reemplazados por telares mecánicos con una productividad tres veces mayor. La energía se volvió más barata, lo que condujo a una mayor velocidad de las máquinas herramienta y reforzó su ventaja económica. La máquina de vapor era lo suficientemente potente como para hacer funcionar varias máquinas textiles.
Las máquinas se colocaron alrededor de la máquina de vapor para aumentar la eficiencia. La máquina de vapor liberó capacidades de producción, lo que hizo posible construir empresas tanto cerca del agua como en lugares donde había carbón, transporte, mano de obra y mercados. Los nuevos tiempos han seleccionado diseños de engranajes óptimos. Fueron aquellos que tuvieron el mayor efecto económico los que ganaron mayor popularidad.
La mitad del siglo XIX estuvo marcada por la aparición de las primeras cajas de cambios en serie. Pues bien, la aparición, unos años más tarde, de los motores de combustión interna y los propulsores eléctricos marcó la creación de cajas de cambios con parámetros específicos. Los mecanismos de engranajes transmitieron movimientos de rotación de motores de alta velocidad y transformaron sus parámetros. Incluso los primeros ejemplos de motores eléctricos y de combustión interna estaban dotados de demasiada velocidad y par, lo que, a priori, no era adecuado para su uso en la industria. Hoy en día, por supuesto, es difícil encontrar algún vehículo o equipo tecnológico que carezca de mecanismo de engranajes. Las cajas de cambios se utilizan en casi todos los vehículos y equipos tecnológicos. Como ya comprenderá, las transmisiones por engranajes han pasado por muchos años de desarrollo.
A pesar de que muchos modelos de automóviles con tracción trasera tienen un diseño de eje trasero caja de cambios, parece bastante idéntico, con la rara excepción de algunas muestras. Aquí inmediatamente nos recuerda la definición de caja de cambios, que dice que es un dispositivo que cambia la velocidad de rotación en el momento de transmitir fuerza entre fuerzas entre dispositivos. Como resultado de un cambio en la velocidad de rotación, es probable que cambie su magnitud y dirección. Es sobre este principio que se implementa la caja de cambios utilizada en el diseño del eje trasero de casi todos los vehículos.
La transmisión desde el eje de transmisión a los ejes conducidos, que se encuentran en ángulo recto con respecto a él, utiliza engranajes, que son ruedas dentadas. Debido a que los ejes están colocados en diferentes ángulos, los dientes de los engranajes tienen una forma específica; estos engranajes se llaman engranajes cónicos. Los engranajes cónicos se utilizan, por supuesto, para la rotación, pero es el diseño de este tipo de engranajes lo que permite minimizar el ruido emitido durante su funcionamiento, y esto es muy importante si viajas en un coche compacto, por ejemplo.
Para que la caja de cambios realmente reduzca la velocidad de rotación, las ruedas motrices deben ser varias veces más pequeñas que las conducidas. Si el diseño se ajusta correctamente, cuando el eje impulsor gire completamente alrededor de su eje, el eje impulsado no realizará una revolución completa. Así, la velocidad de rotación se reduce, es decir, disminuye. En algunos tipos de vehículos, a menudo se requiere una reducción significativa en la velocidad de rotación del eje, por ejemplo, en los SUV que superan varios tipos de obstáculos de barro con la suficiente lentitud para evitar sentarse boca abajo o quedarse atascados.
Como ya entendiste, una caja de cambios es un mecanismo que permite reducir la velocidad de rotación y al mismo tiempo aumentar el par. Esta es una unidad especial que consta de uno o más engranajes engranados instalados en una carcasa. Está adaptado para cambiar la velocidad de rotación de los ejes, tanto inferiores como superiores. Hoy en día, las cajas de cambios se utilizan ampliamente no solo en la industria automotriz, sino también en la industria de la construcción, para levantar cargas, en las industrias manufacturera, minera del carbón y petrolera.
Las cajas de cambios se dividen en una variedad de tipos. Suelen clasificarse según varios criterios. El más importante de ellos es el tipo de transmisión utilizada. Y según este principio se dividen en varios tipos: cónica, planetaria, cilíndrica, helicoidal, espiroide, ondulatoria y combinada.
Cajas de cambios helicoidales, a menudo en mecanismos de elevación y otras áreas con cargas de corta duración que se repiten con frecuencia. Son muy duraderos y su eficiencia es bastante alta.
Las cajas de cambios cónicas tienen un diseño más complejo que las cajas de cambios cilíndricas. La relación entre rendimiento y compacidad los hace destacar muy favorablemente en comparación con otros tipos. Los reductores cónicos se utilizan ampliamente en grúas de diversos diseños.
Los reductores de tornillo sin fin están diseñados para transmitir la rotación entre ejes que se cruzan en ángulo recto, a través de un tornillo sin fin y una rueda helicoidal que lleva asociada. Un gusano es una especie de tornillo con rosca trapezoidal o similar. Una rueda helicoidal también se llama rueda dentada. Sus dientes están arqueados. Las cajas de engranajes de tornillo sin fin se utilizan ampliamente en máquinas cortadoras de metales, trolebuses y ascensores. La principal ventaja de este tipo de cajas de cambios es el silencio y el buen funcionamiento. La gran desventaja es la mayor generación de calor, lo que conduce a una baja eficiencia y un desgaste acelerado.
Cajas de cambios planetarias En comparación con otros, soportan muy bien cargas, al tiempo que tienen una baja capacidad específica de materiales. Son muy fiables y al mismo tiempo tienen dimensiones compactas. También pueden ser transformados por los fabricantes según el tipo de transmisión utilizada. Anteriormente, las cajas de cambios onduladas se utilizaban únicamente en la industria de cohetes y de defensa. Los reductores Wave son muy fiables y tienen una alta capacidad de sobrecarga, además tienen una larga vida útil, son muy compactos, suaves y silenciosos en su funcionamiento.
Reductores de espiroides- Se trata de unidades presupuestarias para implementar unidades de bajo consumo por relativamente poco dinero. Las cajas de cambios combinadas, como su nombre indica, utilizan diferentes tipos de engranajes en una sola carcasa. Por ejemplo, cajas de engranajes cónicos y helicoidales. Al elegir uno u otro tipo de caja de cambios, es necesario basarse en los datos de carga: fuerza, masa, momento de inercia, tiempo de funcionamiento y número de arranques en un tiempo determinado.
En la mayoría de los casos, las averías en la caja de cambios, como elemento integral de la transmisión de un automóvil, suelen estar asociadas con el agotamiento total de la vida útil de las piezas que requieren un reemplazo posterior. Las principales razones que contribuyen al mal funcionamiento posterior de la caja de cambios del eje trasero son:
- juntas de vástago desgastadas;
Cojinetes de diferencial y vástago desgastados;
Elementos diferenciales fallidos;
Piezas desgastadas o rotas del par principal.
Es simplemente imposible no notar los signos de una caja de cambios del eje trasero averiada. Se trata de una fuga de aceite de la propia caja de cambios y de un aullido característico que proviene de esta unidad al moverse. Todo esto revela inmediatamente la causa de la avería. Y si es bastante sencillo eliminar una fuga de aceite de la transmisión instalando un nuevo sello de aceite del vástago, entonces el ruido que hace una transmisión rota no es tan fácil de eliminar.
En primer lugar, hay que comprobar si el ruido desaparece cuando el coche avanza. Si desaparece, entonces la causa del ruido está naturalmente en el par de caja de cambios principal. Si el ruido y el zumbido no desaparecen, lo más probable es que el motivo sea un vástago roto o cojinetes del diferencial.¿Por qué es tan fácil diagnosticar problemas tan graves? Nosotros contestamos. Mientras el coche circula, los elementos del par principal no entran en contacto con fuerza, por lo que no pueden influir de ninguna manera en la aparición de ruidos extraños en el coche.
Tenga en cuenta que el par principal suele estar sujeto a un mayor desgaste debido al bajo nivel de aceite. Cuando las piezas de la caja de cambios no están suficientemente lubricadas, esto naturalmente las expone a sobrecargas térmicas y de fricción muy altas. Y el nivel de aceite, a su vez, cae bruscamente debido a un mal funcionamiento del sello de aceite, que se vuelve inadecuado para su uso si la tuerca del vástago está mal apretada. La siguiente razón que lleva a sustituir la caja de cambios del eje trasero es el aumento de carga en la transmisión, que se produce cuando la máquina se utiliza durante mucho tiempo con una gran sobrecarga. Además, no se descarta un defecto en las piezas de la línea de montaje que se instalan en la caja de cambios trasera, cuyo coste es prohibitivamente elevado.
El diseño de la caja de cambios del eje trasero de un coche debe considerarse junto con otros elementos que estén funcionalmente relacionados con el mismo. Este:
- tren principal (GP);
Diferencial entre ruedas.
La potencia del motor de combustión interna, o más precisamente de la caja de cambios, pasa a través del engranaje motriz hasta el engranaje conducido. Estos dos engranajes se denominan engranaje principal. El GP cambia la magnitud y dirección de la transmisión del par. El engranaje impulsado está interconectado con los semiejes, que transmiten potencia desde el motor a las ruedas. El diferencial de eje transversal lo distribuye entre diferentes semiejes, permitiéndoles girar a diferentes velocidades al cambiar de dirección. Este principio de diseño del mecanismo se implementa en la mayoría de los automóviles con tracción trasera. Este dispositivo es muy fiable y funciona muy bien incluso en las condiciones de carretera más difíciles.
Es necesario ajustar el eje trasero sólo en los casos en que realmente empiece a molestar con un zumbido extraño, que ya se puede escuchar a velocidades de 30 km/h. El principal motivo de la aparición del ruido característico en la caja de cambios del eje trasero es la exposición constante del vehículo a grandes sobrecargas o una conducción demasiado frecuente con remolque o simples daños mecánicos. Por tanto, no dude en diagnosticar visualmente el mecanismo.
Los sellos de aceite y las bridas, los cojinetes, los satélites (elemento en forma de estrella en el diferencial) y sus ejes: todo esto deberá retirarse e inspeccionarse y, si están desgastados, reemplazarse inmediatamente. Aprenderá cómo deberían verse todas estas piezas en funcionamiento normal en el manual de su vehículo. Reemplazar una caja de cambios en un automóvil nacional no será costoso. Pero si tiene un automóvil extranjero, es mejor estudiar todas las listas de precios y consultar en las tiendas de repuestos para automóviles.
Ahora que todas las piezas están en buen estado de funcionamiento (esto se reveló durante el diagnóstico visual), se puede montar la caja de cambios. El primer paso es el engranaje impulsor, luego la arandela de ajuste, la brida y el casquillo espaciador con cojinetes. A continuación, apriete la tuerca con la fuerza requerida. Para hacer esto, tomamos una llave especial con un dinamómetro incorporado; en ausencia de uno, será necesario usar constantemente una palanca medidora. Cada milímetro de recorrido de la palanca deberá ir acompañado de una medición de presión con una varilla de acero. Y esto es muy problemático y consume mucho tiempo, y requiere cierta precisión y precaución. La tuerca debe apretarse a 1 Newton, tiempo durante el cual la brida no debe moverse. Debe fijarse con una llave especial con espaciadores que se ajusten exactamente a las ranuras de la brida. Luego montamos el engranaje conducido en su lugar en la carcasa del diferencial y apretamos los tornillos.
Ahora procedemos al ajuste directo del juego. Después de instalar todas las piezas en su lugar, apretar todas las tuercas al mínimo y girar el engranaje conducido. A continuación comprobamos la presencia de un ligero juego balanceando el engranaje de lado a lado. Recuerde, debería haber algo de juego, ¡pero no significativo! Este, se podría decir, es un lugar libre para calentar la caja de cambios. Para que nada se rompa al moverse.
En la etapa final comprobamos la distancia entre los tornillos que sujetan las tuercas que apretamos recientemente. Las tuercas deben apretarse a la misma distancia; para ello utilice un calibre. Luego revisamos nuevamente el equipo para ver si juega. Es importante que siga así por más tiempo. Todo, el ajuste de la caja de cambios está completo.