Устройство аппаратов защиты электроустановок

ПУЭ. Раздел 3. Защита и автоматика

Раздел 3. Защита и автоматика

Глава 3.1. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ

Область применения, определения

3.1.1. Настоящая глава Правил распространяется на защиту электрических сетей до 1 кВ, сооружаемых как внутри, так и вне зданий. Дополнительные требования к защите сетей указанного напряжения, вызванные особенностями различных электроустановок, приведены в других главах Правил.

3.1.2. Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах.

Требования к аппаратам защиты

3.1.3. Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети (см. также гл. 1.4).

Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.

3.1.4. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).

3.1.5. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).

3.1.6. Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

3.1.7. Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.

Выбор защиты

3.1.8. Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.

Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.

3.1.9. В сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки согласно 3.1.10), за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной в 1.7.79 и 7.3.139 кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

• 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
• 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);
• 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);
• 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3.

3.1.10. Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.

Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

• осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;
• силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях — только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
• сети всех видов во взрывоопасных зонах — согласно требованиям 7.3.94.

3.1.11. В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

• 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
• 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для кабелей с бумажной изоляцией;
• 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для проводников всех марок;
• 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
• 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

3.1.12. Длительно допустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям должна быть не менее:

• 100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;
• 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

Соотношения между длительно допустимой нагрузкой проводников к короткозамкнутым электродвигателям и уставками аппаратов защиты в любом случае не должны превышать указанных в 3.1.9 (см. также 7.3.97).

3.1.13. В случаях, когда требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника, определенная по 3.1.9 и 3.1.11, не совпадает с данными таблиц допустимых нагрузок, приведенных в гл. 1.3, допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току.

Места установки аппаратов защиты

3.1.14. Аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений. Установка их должна быть выполнена так, чтобы при оперировании с ними или при их действии были исключены опасность для обслуживающего персонала и возможность повреждения окружающих предметов.

Аппараты защиты с открытыми токоведущими частями должны быть доступны для обслуживания только квалифицированному персоналу.

3.1.15. Аппараты защиты следует устанавливать, как правило, в местах сети, где сечение проводника уменьшается (по направлению к месту потребления электроэнергии) или где это необходимо для обеспечения чувствительности и селективности защиты (см. также 3.1.16 и 3.1.19).

3.1.16. Аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Допускается в случаях необходимости принимать длину участка между питающей линией и аппаратом защиты ответвления до 6 м. Проводники на этом участке могут иметь сечение меньше, чем сечение проводников питающей линии, но не менее сечения проводников после аппарата защиты.

Для ответвлений, выполняемых в труднодоступных местах (например, на большой высоте), аппараты защиты допускается устанавливать на расстоянии до 30 м от точки ответвления в удобном для обслуживания месте (например, на вводе в распределительный пункт, в пусковом устройстве электроприемника и др.). При этом сечение проводников ответвления должно быть не менее сечения, определяемого расчетным током, но должно обеспечивать не менее 10% пропускной способности защищенного участка питающей линии. Прокладка проводников ответвлений в указанных случаях (при длинах ответвлений до 6 и до 30 м) должна производиться при горючих наружных оболочке или изоляции проводников — в трубах, металлорукавах, или коробах, в остальных случаях, кроме кабельных сооружений, пожароопасных и взрывоопасных зон, — открыто на конструкциях при условии их защиты от возможных механических повреждений.

3.1.17. При защите сетей предохранителями последние должны устанавливаться на всех нормально незаземленных полюсах или фазах. Установка предохранителей в нулевых рабочих проводниках запрещается.

3.1.18. При защите сетей с глухозаземленной нейтралью автоматическими выключателями расцепители их должны устанавливаться во всех нормально незаземленных проводниках (см. также 7.3.99).

При защите сетей с изолированной нейтралью в трехпроводных сетях трехфазного тока и двухпроводных сетях однофазного или постоянного тока допускается устанавливать расцепители автоматических выключателей в двух фазах при трехпроводных сетях и в одной фазе (полюсе) при двухпроводных. При этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах (полюсах).

Расцепители в нулевых проводниках допускается устанавливать лишь при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.

3.1.19. Аппараты защиты допускается не устанавливать, если это целесообразно по условиям эксплуатации, в местах:

1. ответвления проводников от шин щита к аппаратам, установленным на том же щите; при этом проводники должны выбираться по расчетному току ответвления;
2. снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлениях от нее, если защита предыдущего участка линии защищает участок со сниженным сечением проводников или если незащищенные участки линии или ответвления от нее выполнены проводниками, выбранными с сечением не менее половины сечения проводников защищенного участка линии;
3. ответвления от питающей линии к электроприемникам малой мощности, если питающая их линия защищена аппаратом с уставкой не более 25 А для силовых электроприемников и бытовых электроприборов, а для светильников — согласно 6.2.2;
4. ответвления от питающей линии проводников цепей измерений, управления и сигнализации, если эти проводники не выходят за пределы соответствующих машин или щита или если эти проводники выходят за их пределы, но электропроводка выполнена в трубах или имеет негорючую оболочку.

Не допускается устанавливать аппараты защиты в местах присоединения к питающей линии таких цепей управления, сигнализации и измерения, отключение которых может повлечь за собой опасные последствия (отключение пожарных насосов, вентиляторов, предотвращающих образование взрывоопасных смесей, некоторых механизмов собственных нужд электростанций и т. п.). Во всех случаях такие цепи должны выполняться проводниками в трубах или иметь негорючую оболочку. Сечение этих цепей должно быть не менее приведенных в 3.4.4.

Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей

Все существующие эксплуатируемые или вновь сооружаемые электрические сети должны быть обеспечены необходимыми и достаточными средствами защиты, прежде всего, от поражения электрическим током людей, работающих с этими сетями, участков цепей и электрооборудования от токов перегрузки, токов короткого замыкания, пиковых токов. Эти токи могут привести к повреждению как самих сетей, так и электроприборов, работающих в этих сетях.

Каждая трансформаторная подстанция, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый электроприёмник имеют аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу.

Таких аппаратов на данный момент в мире имеется огромный выбор. Их можно подобрать по типу, по способу подключения, по параметрам защиты. Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей очень обширная группа и включает в себя такие аппараты как: плавкие вставки (предохранители), автоматические выключатели, разнообразные реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Плавкие предохранители защищают участок цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий. Разделяются на одноразовые предохранители и предохранители со сменными вставками. Используются и в промышленности и в быту. Существуют предохранители работающие на напряжении до 1кВ и так же высоковольтные предохранители установленные, работающие на напряжении выше 1000В (например, плавкие предохранители на трансформаторах собственных нужд подстанций 6/0,4 кВ). Удобство в эксплуатации, простота конструкции и легкость при замене обеспечили предохранителям очень большую распространенность.

Подробнее про плавкие предохранители и их использование для защиты электроустановок смотрите здесь:

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и предохранители. Только по сравнению с ними имеют более сложную конструкцию. Но при этом пользоваться автоматическими выключателями гораздо удобнее. В случае возникновении, например, короткого замыкания в сети в следствии старения изоляции, автоматический выключатель отключит от питания повреждённый участок. При этом сам легко восстанавливается, не требует замены на новый и после проведения ремонтных работ будет снова защищать свой участок сети. Так же пользоваться выключателями удобно при проведении каких либо регламентных ремонтных работ.

Производятся автоматические выключатели с широким спектром номинальных токов. Что позволяет подобрать нужный практически под любую задачу. Работают выключатели на напряжении до 1 кВ и на напряжении свыше 1кВ (высоковольтные выключатели).

Высоковольтные выключатели, для обеспечения чёткого расцепления контактов и предотвращения появления дуги производятся вакуумными, наполненными инертным газом или маслонаполненными.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели производятся как для однофазных так и для трехфазных сетей. То есть существуют одно-, двух-, трех-, четырехполюсные выключатели контролирующие три фазы трехфазной сети.

Например, при появлении короткого замыкания на землю одной из жил питающего кабеля электродвигателя автоматический выключатель отключит питание на всех трех, а не на одной поврежденной. Так как после исчезновения одной фазы электродвигатель продолжил бы работу на двух. Что не допустимо, так как является аварийным режимом работы и может привести к преждевременному выходу его из строя. Автоматические выключатели производятся для работы с постоянным и переменным напряжением.

Подробнее про автоматические выключатели смотрите здесь:

Про выключатели на напряжение выше 1000В:

Так же для защиты электрооборудования и электрических сетей разработано множество разнообразных реле. Под каждую задачу можно подобрать необходимое реле.

Тепловое реле — самый распространённый тип защиты электродвигателей, нагревателей, любых силовых приборов от токов перегрузки. Принцип его действия основан на возможности электрического тока нагревать проводник, по которому он протекает. Основная часть теплового реле – биметаллическая пластина. Которая при нагревании изгибается и тем самым разрывает контакт. Нагрев пластины происходит при превышении током его допустимого значения.

Токовые реле , контролирующие величину тока в сети, реле напряжения , реагирующие на изменения напряжения питания, реле дифференциального тока , срабатывающие при возникновения тока утечки.

Как правило такие токи утечки весьма малы, и автоматические выключатели совместно с предохранителями на них не реагируют, но могут вызвать смертельное поражение человека при контакте его с корпусом неисправного прибора. При большом количестве электроприёмников требующих подключения через дифференциальное реле, для уменьшения габаритов силового щита, питающего эти электроприёмники, используют комбинированные автоматы.

Сочетающие в себе устройства автоматического выключателя и дифференциального реле (автоматы дифференциальной защиты или дифавтоматы). Часто использование таких комбинированных защитных устройств бывает весьма актуально. При этом снижаются габариты силового шкафа, облегчается монтаж и следовательно уменьшаются затраты на установку.

На основе реле на производстве собирают шкафы релейных защит. Сборные шкафы релейных защит обеспечивают стабильную работу потребителей разных категорий. Примером подобной защиты является собранный на базе реле и цифровых блоков защит автоматический ввод резерва (АВР). Надежный способ обеспечения потребителей резервным электроснабжением, при потере основного.

Для работы АВР необходимо наличие хотя бы двух источников питания. Для потребителей первой категории наличие устройства АВР является обязательным условием. Так как перебои в электроснабжении для этой категории потребителей может привести к опасности для жизни людей, нарушению технологических процессов, материальному ущербу.

Устройства защиты должны выбираться согласно параметрам потребителя, характеристике проводников, токов короткого замыкания, типа нагрузки.

Защита электрооборудования

Виды защиты электрооборудования

Электрическая защита и распределение энергии между приемниками электрической энергии осуществляются с помощью электрических аппаратов.

Защита осуществляется автоматическим отключением поврежденного участка системы или подачей сигнала о нарушении нормального режима. Каждый элемент системы кроме основной защиты реагирующей на нарушения режима элемента системы может снабжаться резервной защитой, которая должна реагировать при отказах основной.

К защите предъявляются следующие требования:

• быстродействие;
• селективность;
• надежность;
• чувствительность.

Быстродействие определяется временем срабатывания tc. Различают защиты: мгновенного действия tc 0,5с. Селективность обеспечивается соответствующим выбором типа защиты, ее параметрами и временем срабатывания. Чувствительность характеризуется коэффициентом Кч. Для максимальной защиты Kч=Xmin/Xc для минимальной Кч= Хс/Хмах. Хс — параметр срабатывания, Xmin и Хмах — соответственно, минимально и максимально возможные значения контролируемого параметра в аварийном режиме.

Для общепромышленного электрооборудования предусматриваются: максимально токовая защита (для быстрого отключения при коротком замыкании), защита от перегрузок для отключения цепи при длительном превышении номинального; защита минимального напряжения для отключения двигателей при опасном для них снижении напряжения; нулевая защита, предохраняющая от самозапуска двигателя, остановившегося после случайного перерыва в электроснабжении.

По назначению электрические аппараты делятся на четыре группы:

• коммутирующие, производящие отключение и включение силовых электрических цепей в системах, генерирующих, передающих и распределяющих электрическую энергию;
• аппараты управления (контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты), управляющие работой электротехнического устройства;
• реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой устройств с использованием логических задач;
• датчики, создающие электрические сигналы (ток, напряжение), соответствующие определенным параметрам технологических процессов.

Коммутирующие аппараты можно разделить на три группы:

2.Плавкие предохранители, выполняющие только разовое отключение при недопустимых нарушениях режима работы электротехнического устройства.

3.Неавтоматические выключатели (рубильники, пакетные выключатели и переключатели) выполняющие только ручное включение и отключение.

Коммутирующие аппараты классифицируются: по роду тока (переменный и постоянный) и уровням тока и напряжения (слаботочные — до 5А, сильноточные выше 5А, низкого напряжения — до 1000В и высокого выше 1000В); по числу разрываемых контактов — одно-, двух- и трехполюсные.

Автоматические выключатели классифицируются по выполняемым функциям защиты: минимального и максимального тока; минимального напряжения. Средством защиты в автоматах является электромагнитный (соленоид) и (или) тепловой (биметаллический элемен) расцепители.

Электромагнитный расцепитель защищает от токов короткого замыкания, а электромагнитный — от токов перегрузки.

Предохранители состоит из плавкого металлического элемента — вставки в виде тонкой проволоки или пластины и корпуса с контактным устройством. Плавкая вставка допускает длительное протекание тока, а при перегрузках или коротких замыканиях нагревается до температуры плавления металла и, расплавляясь, разрывает электрическую цепь. При токах выше 10А корпус предохранителя заполняется дугогасительным средством (фибра, кварцевый песок и др.)

Защитные свойства определяются типом предохранителя и номинальным током плавкой вставки. Время срабатывания — время плавления плавкой вставки. Полное время отключения цепи

tд- время гашения дуги, обычно от1мс до 10 мс.

По конструкции предохранители делятся на трубчатые и пробочные.

Реле защиты и управления осуществляют прерывистое управление при достижении какой либо величины заданного значения. Различают реле: тока, напряжения, тепловое, временное, положения, давления и т.д.

Реле состоят из трех функциональных органов: чувствительного, воспринимающего входную величину и преобразующего ее в электрическую; сравнения преобразованной величины с эталоном и передачи воздействия на исполнительный орган; исполнительного, который воздействует на управляемую электрическую цепь.

Реле содержит цепь, воспринимающую действие, и цепь, исполняющую действие, т.е. цепи оперативного тока. Цепь воспринимающая действие получает сигнал в виде повышения или падения сигнала. После чего реле срабатывает и замыкает цепь оперативного тока.

Так тепловое реле предназначено для защиты двигателя от перегрузки. При прохождении по нагревательному элементу (биметалическая пластина, состоящая из двух пластин с различным температурным коэффициентом линейного расширения) большого тока происходят его нагрев и изгибание, что приводит в действие защелку, разрывающую контакты оперативного тока. Тепловые реле имеют значительную тепловую инерцию и не могут мгновенно отключать электрическую цепь при коротких замыканиях. Поэтому последовательно с ними включают плавкие предохранители или реле максимального тока.

Кроме защиты от перегрузок, возникающих в симметричных режимах, реле максимального тока используется при защите от коротких замыканий.

Бесконтактные электрические аппараты

В качестве защитных аппаратов в настоящее время широкое распространение получили бесконтактные электрические аппараты.

Бесконтактные электрические аппараты воздействуют на электрическую цепь без физического разрыва. Основными их преимуществами являются: быстродействие, высокая скорость переключения; долговечность, срок службы определяется в основном старением компонентов, из которых они состоят; отсутствие контактов подвижных частей.

Принцип действия бесконтактных электрических аппаратов управления основан на использовании элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой: ферромагферромагнитные сердечники с обмотками (нелинейные индуктивности); активные нелинейные сопротивления, которыми обладают полупроводниковые приборы при сравнительно невысоких частотах электрического тока.

Нелинейные элементы включаются между источником питания и нагрузкой (управляемой цепью). Управление осуществляется изменением сопротивления нелинейных элементов электрическому току от минимального до максимального значения. Управляемая мощность в цепи нагрузки достигает при этом больших значений.

Указанное свойство, т.е. возможность с помощью сравнительно небольшой мощности в цепи управления управлять большой мощностью в управляемой цепи (нагрузке), характеризует бесконтактные аппараты как усилители.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

• Справочник электрика
  • Бытовые электроприборы
  • Библиотека электрика
  • Инструмент электрика
  • Квалификационные характеристики
  • Книги электрика
  • Полезные советы электрику
  • Электричество для чайников
• Справочник электромонтажника
  • КИП и А
  • Полезная информация
  • Полезные советы
  • Пусконаладочные работы
• Основы электротехники
  • Провода и кабели
  • Программа профессионального обучения
  • Ремонт в доме
  • Экономия электроэнергии
  • Учёт электроэнергии
  • Электрика на производстве
• Ремонт электрооборудования
  • Трансформаторы и электрические машины
  • Уроки электротехники
  • Электрические аппараты
  • Эксплуатация электрооборудования
• Электромонтажные работы
  • Электрические схемы
  • Электрические измерения
  • Электрическое освещение
  • Электробезопасность
  • Электроснабжение
  • Электротехнические материалы
  • Электротехнические устройства
  • Электротехнологические установки

Аппараты защиты электроустановок

Аппараты защиты созданы для того, чтоб при возникновении аварийных режимов в работе электро приемников или электронных сетей автоматом отключить защищаемую электрическую цепь.

Аварийными режимами являются последующие:

1 — между фазное короткое замыкание,

2 – замыкание фазы на корпус,

3 – повышение тока в сети, вызванное перегрузкой технологи­ческого оборудования,

4 – исчезновение напряжения либо чрезмерное снижение напря­жения (которое вызывает опасное повышение потребляемого тока).

Во всех перечисленных случаях защитные аппараты должны предупредить возможность повреждения изоляции обмоток дви­гателя и поломок в механической части привода либо рабочей ма­шины, вовремя и накрепко отключив электроустановку.

Вместе с этим аппараты электронной защиты должны быть рассчитаны на долгое протекание через их наибольшего тока нагрузки и на краткосрочное действие пикового тока, ко­торый появляется при включении в сеть отдельных массивных электро­двигателей.

Различают наивысшую защиту, защиту от перегрузок и защиту малого напряжения (либо нулевую).

Наибольшей защитой именуется защита электропривода от токов недлинного замыкания и краткосрочной большой перезагрузки Этот вид защиты осуществляется электрическими расцепителями автоматических воздушных выключателей, плавкими предохранителями, также электрическими реле, включенными во вторичные цепи.

Защита от перегрузок электроустановок продолжительными токами, на 30—60% превосходящих номинальные токи, осуществляется с помощью термических реле либо реле наибольшего тока с выдерж­кой времени.

При очень значимом понижении напряжения, также при полном его исчезновении движок может тормознуть. Если после чего напряжение сети будет в один момент восстановлено, то произойдет самозапуск мотора, что в неких случаях может привести к суровым катастрофам и злосчастным случаям. Защита, срабатывающая при снижении напряжения в сети и тем исключающая возможность самозапуска (если он недопустим), осуществляется электрическими реле напряжения, магнитными пускателями и контакторами. Она именуется защитой минималь­ного напряжения.

Разглядим устройство неких аппаратов защиты:

автоматическийй воздушный выключа­тель (автомат) предназначен для автоматического размыкания и замыкания электронных цепей механически связанными раз­двигаемыми контактами. Автоматы производят также защиту цепей при разных аварийных режимах (куцее замыкание, перегрузка, исчезновение напряжения, недопустимое понижение

напряжения и т. п.).

а) с термическими и электро­магнитными расцепителями;

б) только с термическими рас­цепителями, допускающими ре­гулировку тока срабатывания;

в) только с электромагнит­ными расцепителями;

г) без расцепителей.

Термическое реле защищает двигатель от перегрузок выше 20—30% от номинального значения тока, также от обрыва одной фазы питающей полосы, потому что в данном случае в 2-ух неповрежденных проводах величина тока оказывается выше номинальной.

Рис. 1 Принципная схема включения термического реле.

На рис. 1 приведена схема термического реле. Реле состоит из нагревательного элемента, к примеру спирали 1, биметаллической пластинки 2, состоящей из 2-ух полосок металла с разными коэффициентами линейного расширения. Нагревательный элемент врубается поочередно в силовую цепь мотора (на схеме ток I). Если движок не перегружается, то тепло, выделяемое нагревательным элементом, вызывает малозначительный извив би­металлической пластинки. При токах, превосходящих номинальные, биметаллическая пластинка очень греется и так из­гибается, что ее незакрепленный конец высвобождает рычаг 3; под действием пружины 4 рычаг 3, делая поворот против часовой стрелки, размыкает контакт 5. Контакт 5 врубается последова­тельно в цепь катушки контактора (на схеме ток i); при размыка­нии этого контакта происходит отключение контактора, который отключает движок от сети. После срабатывания реле возврат его в начальное положение осуществляется с помощью кнопки возврата (на схеме не показана).

Для правильного выбора защитных аппаратов следует знать их номинальные данные и защитные свойства.

Под номинальными данными защитных аппаратов понимают: систему тока (неизменный, переменный); наибольшее напряжение; больший ток, допустимый в критериях обычной эксплуата­ции и при маленьких замыканиях; режим работы (долгий, краткосрочный, повторно-кратковременный) и другие условия работы, для которых аппарат предназначен.

Под защитными чертами понимают продолжительность времени, в течение которого аппарат отключает токи перегрузки и токи недлинного замыкания разной величины. Защитные харак­теристики обычно изображают в виде кривых, где на горизон­тальной оси откладывают кратность тока перегрузки либо недлинного замыкания по отношению к номинальному току защитного элемен­та плавкой вставки, а на вертикальной оси — время отключения.

Территория электротехнической информации WEBSOR

Защита электрооборудования

Виды защиты электрооборудования

Электрическая защита и распределение энергии между приемниками электрической энергии осуществляются с помощью электрических аппаратов .

Защита осуществляется автоматическим отключением поврежденного участка системы или подачей сигнала о нарушении нормального режима. Каждый элемент системы кроме основной защиты реагирующей на нарушения режима элемента системы может снабжаться резервной защитой, которая должна реагировать при отказах основной.

К защите предъявляются следующие требования:

• быстродействие;
• селективность;
• надежность;
• чувствительность.

Быстродействие определяется временем срабатывания tc. Различают защиты: мгновенного действия tc быстродействующие 0,05 замедленного действия tc > 0,5с. Селективность обеспечивается соответствующим выбором типа защиты, ее параметрами и временем срабатывания. Чувствительность характеризуется коэффициентом Кч. Для максимальной защиты Kч=Xmin/Xc для минимальной Кч= Хс/Хмах. Хс — параметр срабатывания, Xmin и Хмах — соответственно, минимально и максимально возможные значения контролируемого параметра в аварийном режиме.
Для общепромышленного электрооборудования предусматриваются: максимально токовая защита (для быстрого отключения при коротком замыкании), защита от перегрузок для отключения цепи при длительном превышении номинального; защита минимального напряжения для отключения двигателей при опасном для них снижении напряжения; нулевая защита, предохраняющая от самозапуска двигателя, остановившегося после случайного перерыва в электроснабжении.

По назначению электрические аппараты делятся на четыре группы:

• коммутирующие, производящие отключение и включение силовых электрических цепей в системах, генерирующих, передающих и распределяющих электрическую энергию;
• аппараты управления (контакторы, пускатели, контроллеры, командоаппараты), управляющие работой электротехнического устройства;
• реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой устройств с использованием логических задач;
• датчики, создающие электрические сигналы (ток, напряжение), соответствующие определенным параметрам технологических процессов.

Коммутирующие аппараты можно разделить на три группы:

2. Плавкие предохранители, выполняющие только разовое отключение при недопустимых нарушениях режима работы электротехнического устройства.
3. Неавтоматические выключатели (рубильники, пакетные выключатели и переключатели) выполняющие только ручное включение и отключение.

Коммутирующие аппараты классифицируются: по роду тока (переменный и постоянный) и уровням тока и напряжения (слаботочные — до 5А, сильноточные выше 5А, низкого напряжения — до 1000В и высокого выше 1000В); по числу разрываемых контактов — одно-, двух- и трехполюсные.

Автоматические выключатели классифицируются по выполняемым функциям защиты: минимального и максимального тока; минимального напряжения. Средством защиты в автоматах является электромагнитный (соленоид) и (или) тепловой (биметаллический элемен) расцепители.
Электромагнитный расцепитель защищает от токов короткого замыкания, а электромагнитный — от токов перегрузки.

Предохранители состоит из плавкого металлического элемента — вставки в виде тонкой проволоки или пластины и корпуса с контактным устройством. Плавкая вставка допускает длительное протекание тока, а при перегрузках или коротких замыканиях нагревается до температуры плавления металла и, расплавляясь, разрывает электрическую цепь. При токах выше 10А корпус предохранителя заполняется дугогасительным средством (фибра, кварцевый песок и др.)
Защитные свойства определяются типом предохранителя и номинальным током плавкой вставки. Время срабатывания — время плавления плавкой вставки. Полное время отключения цепи

tд- время гашения дуги, обычно от1мс до 10 мс.
По конструкции предохранители делятся на трубчатые и пробочные.

Аппараты защиты электроустановок

Плавкие предохранители. Аппараты защиты служат для ограни­чения времени действия токов короткого замыкания и перегрузки, т. е. для ликвидации опасных последствий этих явлений. Наиболее распространенными аппаратами защиты являются плавкие предохранители и воздушные автоматические выключатели (автоматы). Любой плав­кий предохранитель состоит из: корпуса (патрона),кон­тактного устройства и плавкой вставки. Некоторые виды плавких предохранителей имеют специальное устройство для гашения дуги, возникающей в момент плавления вставки. Обычно плавкие вставки находятся внутри кор­пуса (патрона), состоящего из изоляционной оболочки, снабженной деталями для крепления вставки и прово­дов.

Принцип действия плавких предохранителей основан на выделении тепла током, проходящим по плавкой вставке. В нормальных условиях это тепло рассеивается в окружающую среду. Если количество выделяющегося тепла больше отводимого, то избыток его вызывает по­вышение температуры вставки и она перегорает(плавится).

Защитная характеристика плавких вставок является неустойчивой. Время перегорания вставки зависит от состояния контактов предохранителя и самой плавкой вставки, температуры окружающего воздуха, старения металла вставки, условий охлаждения, материала, дли­ны и формы вставки. Поэтому защита электрических се­тей и токоприемников от перегрузок с помощью плавких предохранителей недостаточно надежна. С их помощью осуществляется надежная защита лишь от коротких за­мыканий и больших (60 % и выше) перегрузок. Улучше­ние защитных характеристик плавких вставок предохра­нителей достигается: выбором материала вставок; их конструкцией; применением вставок с металлическим растворителем (с металлургическим эффектом).

Материал плавких вставок. Плавкие вставки из лег­коплавких металлов (олово, свинец, цинк) обладают большой теплоемкостью и тепловой инерцией, поэтому применяются в тех случаях, когда электроустановки на­до защищать от токов перегрузки, так как они плавятся с некоторой выдержкой времени. Вставки из тугоплав­ких металлов (например, из меди) имеют малую тепло­емкость и высокую проводимость. Они быстродействую­щие, с малой тепловой инерцией. Дают меньшую выдер­жку времени при перегрузках, что ухудшает их защитные характеристики. Высокая температура плавления меди может привести к чрезмерному нагреву контактов вставки и корпуса предохранителя.

Конструкция плавких вставок. На защитную харак­теристику плавкой вставки существенно влияют ее форма и размеры. Вставки меньшей длины плавятся быст­рее и имеют меньшую разрывную способность. Увеличе­ние длины вставок повышает ток и время ее плавления. Вставки с несколькими параллельными ветвями умень­шают объем расплавленного металла, время плавления и гашения дуги. В некоторых типах предохранителей применяют вставки переменного сечения. Узкие места вставки нагреваются больше и быстрее, чем широкие. При номинальном токе это тепло отдается к менее на­гретым широким частям вставки и контактам. При ко­ротких замыканиях узкие части быстро нагреваются до температуры плавления, и вставка плавится одновре­менно во всех узких местах. При перегрузках вставка нагревается медленнее и расплавляется, чаще всего, в средней части в одном месте.

В центре медных плавких вставок некоторых типов предохранителей (НПН, ПН, КП) напаивают оловян­ный шарик диаметром от 1 до 2 мм. Оловян­ный шарик на вставке является металлическим раство­рителем меди. Вставка плавится в олове при меньшем значении тока и при температуре в 2—3 раза меньшей, чем температура плавления самой меди. Такие предо­хранители называются предохранителями с металлурги­ческим эффектом.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы), применяются в электроустановках с напря­жением до 1000 В. Они предназначены для автоматиче­ского отключения электроустановок при возникновении в них перегрузок и коротких замыканий, при исчезнове­нии или снижении напряжения ниже нормы, а также для нечастой коммутации в нормальных режимах.

Механизм управления выполнен в виде рычага с ру­кояткой, кнопки или маховика, по положению которых определяют коммутационное положение контактов ав­томата.

Расцепитель является основной частью, обеспечива­ющей автоматическое срабатывание автомата. В зависи­мости от типа расцепителя автоматы изготовляют только с электромагнитным расцепителем (М), только с тепло­вым расцепителем (Т) и с комбинированным расцепите­лем (М). Автоматы с электромагнитным расцепителем служат для защиты электроустановок от последст­вий коротких замыканий

Автоматы с тепловым расцепителем служат для за­щиты электроустановок от перегрузок.Авто­маты с тепловым расцепителем осуществляют защиту электроустановок от перегрузок с обратнозависимой от тока выдержкой времени. Тепловой расцепитель после срабатывания повторно немедленно включать нельзя.

Автоматы с комбинированным расцепителем обеспе­чивают автоматическую защиту электроустановок от последствий перегрузок и коротких замыканий. При не­больших токах перегрузки действует тепловой расцепи­тель с выдержкой времени. При коротких замыканиях срабатывает электромагнитный расцепитель мгновенно­го действия. Отключение автомата происходит при сра­батывании любого расцепителя.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Устройства защиты электрических сетей

Устройства защиты электрических сетей применяют как в промышленных высоковольтных, так и в бытовых электроустановках. Назначение их — предупреждение аварийных ситуаций в цепях тока, вызывающих поражения человека и животных, выход из строя электроприборов, пожары.

Причины возникновения аварийных ситуаций

Основными причинами неисправностей в электрической сети являются:

• утечки тока из-за поврежденной или изношенной изоляции, отсыревших контактов;
• короткое замыкание из-за неправильного подключения электрических приборов;
• возникновение токов, превышающих характеристики проводов из-за подключения приборов недопустимо большой мощности;
• короткое замыкание из-за повреждения изоляции электрических кабелей;
• кратковременных скачков (импульсов) напряжения, происходящих, как правило, из-за разрядов молний;
• колебания напряжения из-за аварий во внешней электрической сети, подающей энергию в электроустановку.

В зависимости от причины неисправности, для предупреждения последствий применяют разные устройства защиты электрических сетей. Иногда, для более надежной защиты их комбинируют или устанавливают совместно одно с другим.

Виды устройств

Устройства защиты подразделяются на предохранители и автоматические устройства. Как правило, их устанавливают на вводе в электроустановку. Электроустановкой называют всю систему электропроводки, выключатели, розетки, электроприборы и оборудование, находящиеся в пределах одного здания или хозяйственного объекта.

Согласно ГОСТ19431-84 электроустановкой называют энергоустановку, предназначенную для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии.

Предохранители, как правило, представляют собой плавкие вставки. Они чаще выполнены в керамическом корпусе, в котором смонтирован легкоплавкий проводник. Как известно из школьной физики, температура проводника прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока и сопротивления проводника. Поэтому, например, при увеличении тока втрое, электрический проводник нагревается в девять раз сильнее.

Материал и сечение плавкой вставки в предохранителе подобраны таким образом, чтобы не допустить возникновения в сети больших токов, способных вызвать разрушения проводки или выхода из строя электрических приборов. Образно говоря, плавкая вставка расплавится раньше, чем любой из проводов в электроустановке.

Предохранители широко использовали в качестве защитных устройств почти до конца прошлого века. Но в некоторых случаях, в электрических сетях с большим напряжением, применяют их и сейчас. Однако время отключения сети плавкими предохранителями достаточно велико и не всегда гарантирована защита электроустановки. К тому же, после срабатывания предохранители приходится заменять на новые.

Автоматические устройства защиты электрических сетей

В настоящее время автоматические устройства защиты электрических сетей являются наиболее надежными. Чаще всего применяют следующие виды:

• автоматические выключатели;
• устройства защитного отключения;
• дифференциальные автоматы;
• устройства защиты от импульсных перенапряжений;
• стабилизаторы.

При правильном выборе такого приспособления обеспечивается гарантированная защита электросети от неисправностей, вызванных причинами, указанными выше. Выбор автоматического электрического устройства защиты должен учитывать его тип, назначение, номинал.

Автоматические выключатели

Эти приборы представляют собой коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения тока при помощи ручного управления, а также автоматического отключения тока при увеличении его сверх значении, превышающего номинал прибора.

Другими словами, правильно подобранный автоматический выключатель должен прервать линию, как только сила тока превысит допустимую для цепи, в которую он установлен. Ток может увеличится от короткого замыкания или включения мощной нагрузки. Для защиты однофазной электрической сети устанавливают однополюсный или двухполюсный, а для защиты трехфазной — трехполюсный автоматический выключатель. Очень редко применяют четырехполюсные устройства, способные отключать сразу все четыре (включая нейтральный или «нулевой») проводника в трехфазной электрической сети при возникновении аварийной ситуации.

Таким образом, задача автоматического выключателя — обесточивать цепи при возникновении перегрузок и короткого замыкания, вызывающих перегрев проводника.

Устройства защитного отключения

В отличие от автоматических выключателей, устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты электросетей от утечки. Она в незначительном количестве всегда присутствует в любой электрической цепи. А вот в опасных значениях утечка может возникать по нескольким причинам:

• неисправность электроприбора из-за пробоя фазного проводника на корпус;
• попадание влаги на контакты для подключения проводов;
• недостаточные свойства изоляции в проводке из-за естественного износа или механического повреждения.

Следствием утечки могут быть поражение человека или домашних животных, а также возгорание изоляции проводов.

Задача УЗО — при обнаружении утечки в цепи, отключить подачу тока в течение короткого промежутка времени. Если это сделано вовремя, воздействие электричества будет настолько мало, что любой живой организм не почувствует его, а горючий материал не успеет воспламениться.

Однако при возникновении перегрузок или короткого замыкания в сети, УЗО не сработает.

Дифференциальные автоматы

Дифференциальный автомат объединяет в своей конструкции УЗО и автоматический выключатель. Поэтому правильное название устройства — дифференциальный автоматический выключатель. Он способен отключать сеть, питающую электроустановку, и в случае утечки тока в ней, и в случае превышения нагрузки или короткого замыкания.

Как правило, дифференциальный автомат устанавливают на отдельную цепь, осуществляющую питание одного мощного потребителя. Это могут быть, например, электроплита, электродуховка, электрический водонагреватель, кондиционер.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Эти приспособления предохраняют сети от мгновенных скачков напряжения и тока. Такое может происходить при ударе молнии, перехлестывании проводов воздушных линий электропередач, аварий в питающих сетях, включении оборудования с большой реактивной мощностью.

Устройства защиты от импульсных напряжений устанавливают непосредственно перед потребителем. Основным условием успешной работы УЗИП является наличие качественно выполненного заземления всей электроустановки. В настоящее время такие приборы широко применяют в системах управления оборудованием частного дома «Умный дом».

Стабилизаторы

Стабилизаторы обеспечивают выравнивание напряжения там, где недопустимы какие-либо колебания этой характеристики. Они предохраняют от выхода из строя сложные электронные приборы и оборудование. Основное требование, предъявляемое к стабилизатору — обеспечить в течение заданного времени выравнивание тока при максимально допустимой нагрузке.

Стабилизаторы могут защищать всю электроустановку, а могут устанавливаться для защиты всего одного прибора или электрического агрегата.

Назначение и устройство аппаратов защиты

Все существующие эксплуатируемые или вновь сооружаемые электрические сети должны быть обеспечены необходимыми и достаточными средствами защиты, прежде всего, от поражения электрическим током людей, работающих с этими сетями, участков цепей и электрооборудования от токов перегрузки, токов короткого замыкания, пиковых токов. Эти токи могут привести к повреждению как самих сетей, так и электроприборов, работающих в этих сетях.

Каждая трансформаторная подстанция, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый электроприёмник имеют аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу.

Таких аппаратов на данный момент в мире имеется огромный выбор. Их можно подобрать по типу, по способу подключения, по параметрам защиты. Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей очень обширная группа и включает в себя такие аппараты как: плавкие вставки (предохранители), автоматические выключатели, разнообразные реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Плавкие предохранители преднозначены для защиты участков цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий

Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки

Предохранители расчитанные на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию. Плавкая вставка прижимается к латунной обойме колпачком , который является выходным контактом. Плавкая вставка штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую (защитную) характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка присоединяется к контактным ножам с помощью болтов.

Вставка предохранителя располагается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра , латунной обоймы и латунного колпачка .

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и предохранители. Только по сравнению с ними имеют более сложную конструкцию. Но при этом пользоваться автоматическими выключателями гораздо удобнее.

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения

Автоматический выключательсостоит из следующих элементов: корпуса, дугогасительных камер, механизма управления, коммутирующего устройства, расцепителей. Устройство теплового реле типа ТРП .Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя , так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик . Реле напряжения. Большинство аналоговых реле выполняют только одну конкретную функцию, но некоторые из современных устройств такого плана являются универсальными, то есть сочетают в себе функции реле максимального и минимального напряжений. Кроме этого в комплексных реле напряжения могут также быть установлены реле времени и вольтметры. Предназначены они для коммутации электрических цепей скачкообразного изменения выходных величин при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин. Работа реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

Аппараты защиты и их характеристики

В настоящее время в электроустановках применяется целый ряд аппаратов защиты: плавкие предохранители, воздушные автоматические выключатели (автоматы), реле защиты, устройства защитного отключения (УЗО).

В электроустановках потребителей наиболее широкое применение находят плавкие предохранители и автоматы.

6.4.1 Плавкие предохранители. Устройство плавкого предохранителя показано на рис.6.1. Конструктивно он состоит из корпуса 1, выполненного из изоляционного материала (фарфор или фибра), плавкой вставки 2, и металлических контактных колпачков 3, к которым присоединяется плавкая вставка.

Основным элементом предохранителя, непосредственно осуществляющим защитные функции, является плавкая вставка 2, которая выполняется в виде металлической нити или пластины.

Рис.6.1 Плавкий предохранитель

1 – корпус предохранителя; 2- плавкая вставка; 3- контактный колпачок

Принцип действия плавкого предохранителя заключается в том, что повышение тока сверх нормированной величины приводит к повышению температуры плавкой вставки и к ее расплавлению (перегоранию), в результате чего цепь электрического тока прерывается. Особенностью плавких вставок является то, что они обладают тепловой инерцией, из-за которой их расплавление происходит не мгновенно, а с задержкой по времени, в течение которой их температура повышается до температуры плавления. Причем, чем больший ток протекает через плавкую вставку, тем быстрее повышается ее температура и тем меньше требуется времени, чтобы она расплавилась. Таким образом, тепловая инерционность плавких вставок приводит к тому, что плавкие предохранители имеют обратно зависимую от тока временную характеристику.

Плавкие предохранители имеют свои достоинства и недостатки, которые следует учитывать при их выборе.

К достоинствам плавких предохранителей можно отнести простоту их конструкции, относительную дешевизну, безотказность в работе.

К недостаткам плавких предохранителей можно отнести следующие:

— поскольку предохранитель является однофазным аппаратом, то при токовых перегрузках может перегореть плавкая вставка только в одной из фаз трехфазной сети, в результате чего защищаемая трехфазная электроустановка станет работать в ненормальном режиме на двух фазах;

— необходимость замены сгоревшей плавкой вставки осложняет обслуживание электроустановок;

— конструкция некоторых типов предохранителей позволяет легко применять нестандартные плавкие вставки (так называемые “жучки”). При установке таких кустарных некалиброванных плавких вставок предохранители перестают быть надежными аппаратами защиты, в результате чего весьма возможны местные перегревы, аварии, пожары и взрывы.

При выборе плавки предохранителей учитываются их следующие технические характеристики:

— номинальное напряжение предохранителя (U_пр) – напряжение, указанное на предохранителе и соответствующее наибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается установка данного предохранителя;

— номинальный ток предохранителя (I_пр) – ток, который указан на предохранителе, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данного предохранителя;

— номинальный ток плавкой вставки предохранителя (I_пл) – ток, указанный на плавкой вставке, который для нее допустим при длительной работе. Номинальный ток предохранителя всегда должен быть больше или равен номинальному току плавкой вставки, т.е. I_пр ≥ I_пл.

Технические данные некоторых типов трубчатых предохранителей приведены в таблице 6.1[3].

Таблица 6.1 – Технические данные некоторых типов предохранителей.

6.4.2Автоматически выключатели (автоматы). Автоматические выключатели предназначены для включения, выключения и защиты электроприемников при токовых перегрузках и коротких замыканиях.

Автоматические выключатели относятся к коммутационным аппаратам ручного управления. Включение и выключение автоматов может производиться вручную, а при ненормальных режимах работы электроустановки (токовые перегрузки, короткие замыкания) отключение происходит автоматически.

Основным узлом, обеспечивающим автоматическое срабатывание автомата при ненормальном режиме, является расцепитель. По принципу действия применяемые в автоматах расцепители бывают электромагнитные, тепловые и комбинированные.

Принцип работы автомата с электромагнитным расцепителем можно упрощенно пояснить схемой, изображенной на рис.6.2. Ручным нажатием включающей кнопки или поворотом соответствующей рукоятки подвижный контакт 1 автомата замыкается и удерживается во включенном состоянии защелкой 2, по электрической цепи протекает ток I. Проходя по обмотке 3 электромагнитного расцепителя, ток I создает втягивающее усилие F, стремящееся притянуть якорь 4 к сердечнику 5 электромагнита. Однако, этому притяжению противодействует пружина 6, которая одновременно обеспечивает и надежное сцепление защелки 2.

Рис.6.2. Принцип работы автомата с электромагнитным расцепителем:

1- подвижной контакт автомата; 2- защелка; 3 – обмотка электромагнитного расцепителя; 4 – якорь электромагнита; 5 – сердечник электромагнита; 6 – противодействующая пружина; 7 – рычаг; 8 размыкающая пружина.

Как только ток I достигает установленного значения, равного току срабатывания (установки) расцепителя I_уст.эм, втягивающее усилие F электромагнита преодолевает сопротивление пружины 6, якорь 4 притягивается к сердечнику 5, рычаг 7 поворачивается по часовой стрелке и освобождает защелку 2. Под действием пружины 8 контакт 1 размыкается и цепь тока автоматически прерывается, т.е. происходит выключение автомата.

Особенностью автоматов с электромагнитными расцепителями является их безынерционность, благодаря чему они способны осуществлять мгновенное отключение электроустановок без выдержки времени (токовую отсечку). При использовании автомата в системе защитного зануления (система TN), эта особенность является существенным достоинством, так как способствует выполнению требований ПУЭ [7] к быстродействию защиты при коротких замыканиях.

В автоматах с тепловым расцепителем основным элементом, осуществляющим выключение автомата при токовых перегрузках, является биметаллическая пластина. Она представляет собой элемент, состоящих из двух жестко соединенных между собой пластин, выполненных из металлов с разными коэффициентами теплового линейного расширения. При токовых перегрузках оба элемента биметаллической пластины нагреваются и удлиняются. Но поскольку коэффициенты теплового линейного расширения у них разные, то один из элементов удлиняется больше другого. В результате этого биметаллическая пластина изгибается и, воздействуя на механизм свободного расцепления, освобождает защелку, что приводит к выключению автомата.

Особенностью автоматов с тепловыми расцепителями является их тепловая инерционность, из-за которой их выключение происходит не мгновенно, а с выдержкой времени. Причем, чем больше токовая перегрузка, тем быстрее возрастает температура биметаллической пластины, тем быстрее она изгибается и производит отключение автомата. Таким образом, тепловые расцепители, так же как и плавкие предохранители, имеют обратно зависимую от тока временную характеристику, что позволяет избежать ложных отключений электроустановок при кратковременных токовых перегрузках (например, при пусковых токах электродвигателей).

В автоматах с комбинированным расцепителем имеется и электромагнитный элемент и биметаллическая пластина. Такие автоматы позволяют осуществлять и токовую отсечку (мгновенное срабатывание) при коротких замыканиях и отключение электроустановок с обратно зависимой от тока выдержкой времени при токовых перегрузках, не допуская при этом ложного отключения при кратковременных перегрузках, не опасных для электроустановок (например, при пуске электродвигателей).

Для выбора автоматов используются их следующие технические характеристики:

— номинальное напряжение автомата (U_А) – напряжение, соответствующее наибольшему номинальному напряжению электрических сетей, в которых разрешается применять данный автомат;

— номинальный ток автомата (I_А) – наибольший ток, на который рассчитаны токоведущие части и контакты автомата, равный наибольшему из номинальных токов расцепителя;

— номинальный ток расцепителя автомата (магнитного I_эм, теплового I_т или комбинированного I_комб) – наибольший ток, на который рассчитан расцепитель автомата для длительной работы, не вызывающий срабатывания расцепителя;

— ток уставки (срабатывания) расцепителя (I_уст.эм, I_уст.т) – наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель автомата.

Типы применяемых в настоящее время автоматов весьма разнообразны и их технические характеристики приведены в соответствующих справочниках и каталогах. Технические данные некоторых автоматов приведены в таблице 6.2.[11].

Таблица 6.2 — Технические данные автоматов серии А3100

Дата добавления: 2014-11-06 ; Просмотров: 1965 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет