Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Характеристика і вибір апаратів захисту електроустановок.





Електроприводи повинні бути надійно захищені від анормальних і аварійних режимів роботи. Електродвигуни змінного струму повинні мати захист від однофазних і багатофазних коротких замикань, струмів перевантаження, роботи на двох фазах та мінімальної напруги. Синхронні двигуни, крім того, повинні бути захищені від асинхронного режиму.

Електродвигуни постійного струму треба захищати від коротких замикань. При потребі передбачають захист від перевантажень і надмірного перевищення швидкості обертання.

Системи керування електроприводів повинні бути захищені від коротких замикань.

Захист від струмів короткого замикання здійснюють за допомогою плавких запобіжників і автоматичних вимикачів. Ці апарати повинні вимикати пошкоджену ділянку мережі миттєво або з мінімальною витримкою часу.

Захист двигунів від перевантажень передбачають при можливих перевантаженнях робочих машин, а також тоді, коли при важких умовах пуску або самозапуску необхідно обмежити тривалість пуску при зниженій напрузі. Двигуни, які працюють у короткочасному або повторно-корсткочасному режимі, від перевантажень не захищають.

Для захисту від перевантажень використовують теплові і температурні реле, автоматичні вимикачі з тепловими розчіплювачами, електронні пристрої струмового і температурного захисту.

Захист від надмірного зниження напруги або від самозапуску після зникнення напруги повинен бути:для всіх електродвигунів робочих машин, самозапуск яких після зупинки недопустимий за умовами технологічного процесу або за умовами безпеки; для електродвигунів постійного струму, які не допускають безпосереднього вмикання в мережу.

Такий захист здійснюють за допомогою реле напруги, автоматичних вимикачів з розчіплювачами мінімальної напруги, а також уві­мкненими за спеціальною схемою електромагнітними пускачами і ко­нтакторами.

Електроустановки сільськогосподарських об'єктів, у тому числі електроприводи, повинні бути обладнані пристроями захисного ви­микання, які призначені для захисту людей і тварин від ураження електричним струмом та запобігання виникненню пожеж при порушенні ізоляції.

Плавкі запобіжники призначені для захисту електроустановок від струмів короткого замикання і перевантажень. Завдяки простоті конструкції та обслуговування, малим розмірам, здатності вимикати великі струми і невисокій вартості плавкі запобіжники мають дуже широке застосування. Запобіжники виготовляють на струми від міліампер до тисяч ампер і на напруги від кількох десятків вольт до сотень кіловольт. Цим обумовлюється і велика різноманітність їх конструкцій.

Запобіжники складаються з основи, плавкої вставки і контактів приєднання. В свою чергу плавка вставка складається з корпуса, виводів, плавкого елемента і дугогасного середовища. Запобіжники деяких серій комплектуються покажчиками спрацювання і контактами допоміжного кола.



Основною частиною запобіжника є плавкий елемент. Його конструкція і характеристики повинні відповідати таким вимогам: невеликий опір, невисока температура плавлення, збереження незмінності характеристик при тривалому нагріванні робочим струмом, якнайменший час перегоряння при коротких замиканнях, невисока вартість.

Для виготовлення плавких елементів використовують мідь, срібло, цинк, свинець.

Найнижчу температуру плавлення має свинець (327 °С). Але його питомий опір у 12 разів вищий за питомий опір міді, тому свинцевий плавкий елемент при одному і тому ж номінальному струмі має значно більший переріз, ніж мідний. При перегорянні свинцевого елемента виділяється значна кількість парів металу, що утруднює гасіння дуги і знижує граничний струм, який може вимикати запобіжник.

Свинець і цинк на повітрі утворюють окисну плівку, яка захищає плавкий елемент від корозії, завдяки чому він працює досить стабільно тривалий час.

Недоліками міді як матеріалу для плавких елементів є висока температура плавлення (1083°С) і невисока стабільність захисної характеристики. Останнє пояснюється тим, що при тривалому нагріванні мідний елемент окислюється і зменшується в перерізі. Це з часом призводить до перегоряння запобіжника при струмі, що не перевищує номінального. Завдяки низькому питомому опору плавкі елементи з міді і срібла мають широке застосування. Для зниження температури плавлення плавких елементів із міді і срібла використовують металургійний ефект, який полягає в тому, що на тонкий мідний або срібний дріт (діаметром менше 1 мм) наноситься кулька з олова. При нагріванні плавкого елементі, спочатку плавиться олово (температура плавлення олова 232 °С) і розчиняє частину металу, на якому воно нанесене. Відбувається місцеве збільшення опору плавкого елемента і зростання втрат потужності в цій точці. Елемент перегоряє в тому місці, де була напаяна кулька. При цьому температура всього елемента нижча, ніж температура плавлення металу, з якого він виконаний.

Для прискорення спрацювання при коротких замиканнях у деяких запобіжниках, наприклад серії ПР2, використовують плавкі вставки з вирізами на кількох ділянках. Завдяки підвищеному опору на цих ділянках виділяється більше теплоти, ніж на широких. При проходженні номінального струму за рахунок високої теплопровідності матеріалу температура плавкого елемента вирівнюється і практично однакова на вузьких і широких ділянках. При коротких замиканнях процес нагрівання протікає так швидко, що теплота від вузьких ділянок не встигає передатися широким. Вузькі ділянки розплавлюються, розділяючи плавкий елемент на окремі частини, між якими загоряються кілька послідовних дуг.

Для збільшення поверхні охолодження плавких елементів, розрахованих на великий струм, їх виконують із кількох паралельних дротів або пластин. Це дозволяє при одному і тому ж номінальному струмі зменшити загальний переріз елемента, краще використати об'єм наповнювача і, як наслідок, полегшити гасіння дуги.

Після розплавлення плавкого елемента виникає електрична дуга, яку потрібно погасити в найкоротший час. У низьковольтних запобіжників гасіння дуги прискорюється за рахунок високого тиску, який виникає у закритому корпусі без наповнювача при появі дуги або за рахунок інтенсивного охолодження її наповнювачем і високого тиску, викликаного дугою у вузьких каналах наповнювача - у запобіжників з наповнювачем.

Сучасні засоби дугогасіння дозволяють погасити дугу за тисячні частки секунди. Але оскільки площа перерізу плавкого елемента збільшується зі зростанням його номінального струму, то внаслідок цього збільшується час його плавлення і знижується ефект струмообмеження. Тому при конструюванні запобіжників, особливо швидкодіючих, велику увагу приділяють забезпеченню відведення теплоти від плавкого елемента при нормальній його роботі, завдяки чому можна зменшити переріз плавкого елемента.

Основними параметрами плавких запобіжників є номінальна напруга, номінальний струм основи, номінальний струм плавкої вставки і граничний струм вимикання.

Номінальний струмом основи називається найбільше із значень номінальних струмів плавких вставок, призначених для встановлення в даній основі.

Струм, на який розрахована плавка вставка для тривалої роботи, називається номінальним струмом плавкої вставки.

Граничним струмом вимикання запобіжника називають найбільший струм короткого замикання, кий запобіжник може вимкнути без будь-яких пошкоджень і деформацій, які б перешкоджали його нормальній експлуатації після заміни плавкої вставки.

Вибирають запобіжники так, щоб їх номінальна напруга Uзбула більшою або дорівнювала номінальній напрузі електромережі Uн:

Uз > Uн:

а сила струму плавкої вставки Ів.н не менша сили струму споживача Ін:

Ів.н > Ін:

Плавкі запобіжники захищають асинхронні двигуни лише від коротких замикань. Тому їх вибирають так, щоб вони не перегоряли під час пуску привода під навантаженням. Для нормальних умов пуску (тривалість розгону не перевищує 10 с) номінальну силу струму плавкої вставки визначають за формулою:

Ів.н = Іп / α ,

де Іп - пускова сила струму електродвигуна; α - коефіцієнт, що враховує умови пуску (при нормальних умовах пуску α = 2,5). Для захисту двигунів з важкими умовами пуску (тривалість більше 10 с) α = 2-1,6.

Електротеплові реле застосовуються для захисту електродвигунів від перевантажень. Принцип дії реле полягає в деформації біметалевого елемента при нагріванні його струмом навантаження двигуна. Деформація елемента передається на механізм розчеплення, який залежно від конструкції реле розмикає або перемикає контакт.

Біметалевий елемент складається з двох пластин з різним коефіцієнтом лінійного розширення, скріплених між собою методом зварювання або гарячої прокатки. Для цього найчастіше використовують інвар і хромонікелеву сталь.

За способом нагрівання біметалевого елемента реле бувають з прямим, непрямим і комбінованим нагріванням. При прямому нагріванні струм навантаження проходить безпосередньо по біметалевому елементу. Реле з непрямим нагріванням мають спеціальний нагрівний елемент, виконаний із матеріалу з підвищеним питомим опором, який розміщений поряд з біметалевим елементом. У реле з комбінованим нагріванням струм проходить через нагрівний і біметалевий елементи, з'єднані між собою паралельно або послідовно.

Конструктивно теплові реле виконують одно-, дво- і триполюсними. Через низьку чутливість до обриву фази одно- і двополюсні реле для захисту трифазних електродвигунів використовуються рідко.

За способом монтажу реле мають виконання для встановлення на металевих та ізоляційних панелях, рейках комплектних пристроїв, а також для кріплення безпосередньо до магнітних пускачів.

Температура біметалевого елемента реле залежить не тільки від величини струму, а й від температури навколишнього середовища. Зі збільшенням останньої струм спрацювання реле знижується. Щоб зменшити вплив коливань температури навколишнього середовища на захисну характеристику, реле обладнуються термокомпенсаторами.

Для захисту електродвигунів від роботи у неповнофазному режимі реле мають спеціальні механізми для прискореного спрацювання при обриві фази.

Реле працює так. Струм навантаження нагріває нагрівні елементи, від яких тепло передається біметалевим елементам. Останні вигинаються і діють на важіль. Важіль повертає заскочку, яка під дією пружини звільняє рухомий контакт. У вихідне положення контакти повертаються в ручну при натисканні на кнопку після охолодження і вирівнювання біметалевих елементів.

Номінальними величинами теплових реле є номінальний струм реле і номінальний струм його неспрацювання.

Номінальним струмом реле називається найбільше значення струму неспрацювання даного типу реле.

Номінальним струмом неспрацювання теплового реле називається струм неспрацювання, вказаний для даного положення регулятора уставки. Наприклад, реле типу РТЛ-1014 має номінальний струм 25 А, а номінальний струм неспрацювання регулятором уставки можна плавно встановити в межах від 7 до 10 А.

Умови вибору теплових реле:

Інеспр.т.р. > Ін.дв.

де: Інеспр.т.р. - струм неспрацювання теплового реле.

Крім того, реле вибирають за способом монтажу та родом і кількістю контактів кола керування.

Слід пам'ятати, що нагрівні елементи теплового реле - це ділянки електричного кола з підвищеним опором і в разі короткого замикання інтенсивно нагріваються. Тому теплові реле потребують захисту від коротких замикань.

Автоматичні вимикачі (автомати) призначені для автоматичного вимикання електричних кіл при анормальних і аварійних режимах: коротких замиканнях, перевантаженнях, надмірному зниженні напруги і т.д., а також для нечастих вмикань і вимикань вручну номінальних струмів навантаження.

Автоматичний вимикач складається з корпуса, головних і допоміжних контактів, дугогасної системи, привода, механізму вільного розчеплення і елементів захисту - розчіплювачів.

Автоматичні вимикачі загальнопромислового і побутового призначення мають максимально-струмовий захист, відрегульований на заводі на певний струм спрацювання. Для захисту обслуговуючого персоналу від дотикання до струмоведучих частин вони обладнані пластмасовим корпусом із кришкою. Ці апарати, вмонтовані у розподільчі і комплектні пристрої, називаються установочними.

Головні контакти автоматичних вимикачів, як правило, виконуються з металокерамічними або срібними накладками. В апаратахз номінальним струмом до 200 А встановлюють одну пару контактів. Автомати з номінальними струмами понад 200 А мають двоступінчасті контакти з перекачуванням або дві пари контактів: основні і дугогасні. Основні контакти облицьовують срібними або металокераміч­ними накладками, дугогасні - луготривкою металокерамікою.

Приводи автоматичних вимикачів бувають ручними та електромеханічними. В апаратах з номінальним струмом до 200 А приводи ручні. При струмах до 1000 А використовують електромагнітні приводи, а в автоматах на 1500 А і більше - електродвигунні.

Зусилля від привода до рухомих контактів автомата передається через спеціальний механізм вільного розчеплення, призначений для передачі руху від привода до контактів; утримання контактів у замкненому стані; звільнення контактів при вимиканні апарата; надання контактам швидкості, необхідної для успішного гасіння дуги; фіксації контактів у вимкненому стані; підготовки вимикача до наступного вмикання. В установочних і універсальних автоматах використовуються механізми, які працюють за принципом зламаного важеля.

Автоматичне вимикання автоматів здійснюється під дією розчіплювачів. Залежно від виду параметра електричного кола, на який вони реагують, бувають максимальні розчіплювачі струму, мінімальні розчіплювачі напруги, незалежні розчіплювачі напруги та ін.

Максимальні розчіплювачі струму поділяються на електромагнітні і теплові.

Електромагнітний розчіплювач складається з котушки, яка вмикається послідовно в коло навантаження, магнітопроводу, осердя з бойком і пружини. В нормальномурежимі магнітний потік, створюваний котушкою, недостатній для втягування осердя. При протіканні струму короткого замикання магнітний потік і втягувальна сила зростають, осердя пересилюють протидію пружини і діє на механізм вільного розчеплення, який звільняє рухомі контакти автомата. Найчастіше вимикачі обладнуються розчіплювачами миттєвої дії, які спрацьовують протягом 0,01 с Уставка струму спрацювання електромагніт­них розчіплювачів миттєвої дії (струм відсічки) у кілька разів перевищує номінальний струм розчіплювачів.

Для захисту від струмів перевантаження автоматичні вимикачі обладнують тепловими розчіплювачами. Вимірювальним елементом теплового розчіплювача є біметалева пластинка, яка прямо або через спеціальний нагрівний елемент нагрівається струмом навантаження. При збільшенні струму навантаження збільшується прогин біметалевої пластинки, вільний кінець якої діє на механізм вільного роз­чеплення.

Якщо у вимикачі встановлено електромагнітні і теплові розчіплювачі, їх називають комбінованим.

Розчіплювачі мінімальної напруги призначені для вимикання автоматів при недопустимому зниженні напруги. Котушка розчіплювача вмикається через замикаючий допоміжний контакт автомата на напругу мережі. Допоміжний контакт замикається раніше головних і вмикає котушку розчіплювача в мережу. Якір електромагніта розчіплювача притягується, готуючи автомат до вмикання. При зниженні напруги нижче мінімально допустимого значення під дією пружини електромагніт розчіплювача розмикається і автомат спрацьовує.

Для дистанційного вимикання в автоматичних вимикачах вбудовують незалежні розчіплювачі, котушки яких виконують для живлення постійним або змінним струмом різного рівня напруги. Котушки розраховані на короткочасний режим роботи. Для дистанційного вимикання можна використати також і розчіплювач мінімальної напруги, увімкнувши послідовно з його обмоткою розмикаючий контакт кнопки.

Головними параметрами автоматичних вимикачів є номінальна напруга і номінальний струм апарата, номінальний струм максимальних розчіплювачів струму, кратність струму спрацювання електромагнітних розчіплювачів, номінальна напруга розчіплювача мінімальної напруги, рід струму і номінальна напруга незалежного розчіплювача, граничний струм вимикання, власний і повний час вимикання.

Умови вибору автоматичних вимикачів:

Uн.ав. > U мер.

Iн.ав. > Iн.дв.

Іт.р. > Ін.дв.

Ін.ав. > Іт.р.

Інеспр.е.р. < Ік.з.

Інеспр.е.р. = 1.25 Кі Ін.дв.

Ік.з. = 12 Ін.дв.

де : Uн.ав - номінальна напруга автомата; Uмер - напруга мережі; Ін.ав - номінальний струм автомата; Ін.дв - номінальний струм двигуна; Іт.р. - номінальний струм теплового розчіплювача; Інеспр.е.р. - струм неспрацювання електромагнітного розчіплювача; Ік.з. - струм короткого замикання; Кі - кратність пускового струму.

Крім того, автоматичний вимикач вибирається за конструктивними ознаками, ступенем захисту під впливу навколишнього середовища, стійкістю проти комутаційних спрацювань та неспрацювання при пуску асинхронних електродвигунів.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.