Dispozitive de protecție: scop, tipuri, clasificare, specificații, instalare, caracteristici de funcționare, setări și reparații

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Dispozitivele de protecție sunt dispozitive care sunt concepute pentru a proteja circuitele electrice, echipamentele electrice, mașinile și alte unități de orice amenințări care interferează cu funcționarea normală a acestor dispozitive, precum și pentru a le proteja de suprasarcini. Este important de reținut aici că acestea trebuie instalate corect, iar operațiunea trebuie efectuată exact în conformitate cu instrucțiunile, altfel dispozitivele de protecție în sine pot provoca defecțiuni ale echipamentelor, explozii, incendii și alte lucruri.

Cerințe de bază pentru dispozitive

Pentru ca dispozitivul să funcționeze cu succes, acesta trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

• Dispozitivele de protecție nu trebuie, în niciun caz, să li se permită să depășească temperatura permisă pentru ele în condiții normale de sarcină a rețelei electrice sau a echipamentelor electrice.
• Dispozitivul nu trebuie să deconecteze echipamentul de la alimentare în timpul supraîncărcărilor de scurtă durată, care includ adesea curent de pornire, curent de autopornire etc.

Când alegeți siguranțe, trebuie să vă bazați pe curentul nominal din secțiunea circuitului care va proteja acest dispozitiv. Această regulă pentru alegerea dispozitivelor de protecție este relevantă în orice caz atunci când alegeți orice dispozitiv de protecție. De asemenea, este important să înțelegeți că, la supraîncălzirea prelungită, calitățile de protecție sunt reduse semnificativ. Acest lucru afectează negativ dispozitivele, deoarece în momentul încărcării critice, acestea pot, de exemplu, să nu se oprească pur și simplu, ceea ce va duce la un accident.

Dispozitivele de protecție trebuie să închidă neapărat rețeaua atunci când apar suprasarcini prelungite în cadrul acestui circuit. În acest caz, trebuie respectată dependența inversă de curent față de timpul de expunere.

În orice caz, dispozitivul de protecție trebuie să deconecteze circuitul la sfârșit atunci când apare un scurtcircuit (scurtcircuit). Dacă apare un scurtcircuit într-un circuit monofazat, atunci oprirea trebuie să aibă loc într-o rețea cu un neutru solid împământat. Dacă apare un scurtcircuit într-un circuit cu două faze, atunci într-o rețea cu neutru izolat.

Dispozitivele de protecție a circuitelor electrice au o capacitate de rupere I _{pr. Valoarea acestui parametru trebuie să corespundă curentului de scurtcircuit care poate apărea la începutul secțiunii protejate. Dacă această valoare este mai mică decât curentul maxim posibil de scurtcircuit, atunci procesul de deconectare a unei secțiuni a circuitului poate să nu aibă loc deloc sau poate apărea, dar cu o întârziere. Din această cauză, nu numai dispozitivele conectate la această rețea pot fi deteriorate, ci și dispozitivul de protecție a circuitului electric în sine. Din acest motiv, factorul de capacitate de rupere trebuie să fiemai mare sau egal cu curentul maxim de scurtcircuit.}

Siguranțe de tip fuzibil

Astăzi există mai multe dispozitive pentru protejarea rețelelor electrice, care sunt cele mai comune. Unul dintre aceste dispozitive este o siguranță. Scopul acestui tip de dispozitiv de protecție este acela de a proteja rețeaua de suprasarcini de tip curent și scurtcircuite.

Astăzi există dispozitive de unică folosință, precum și cu inserții interschimbabile. Astfel de dispozitive pot fi folosite atât în nevoi industriale, cât și în viața de zi cu zi. Pentru a face acest lucru, există dispozitive care sunt utilizate în linii de până la 1 kV.

Pe lângă ele, există dispozitive de în altă tensiune folosite în stații a căror tensiune este mai mare de 1000 V. Un exemplu de astfel de dispozitiv poate fi o siguranță pe transformatoarele auxiliare ale substațiilor cu 6/0, 4 kV.

Deoarece scopul acestor dispozitive de protecție este de a proteja împotriva scurtcircuitelor și supraîncărcărilor de curent, acestea au fost utilizate pe scară largă. În plus, sunt foarte simple și ușor de utilizat, înlocuirea lor este, de asemenea, rapidă și ușoară și sunt foarte fiabile în sine. Toate acestea au dus la faptul că astfel de siguranțe sunt folosite foarte des.

Pentru a lua în considerare caracteristicile tehnice, puteți lua dispozitivul PR-2. În funcție de curentul nominal, acest dispozitiv este disponibil cu șase tipuri de cartușe, care diferă prin diametrul lor. În cartușul fiecăruia dintre ele, o inserție poate fi instalată cu așteptarea unui curent nominal diferit. Lade exemplu, un cartuş de 15 A poate fi echipat cu o inserţie de 6 A şi 10 A.

Pe lângă această caracteristică, există și conceptul de curent de testare inferior și superior. În ceea ce privește valoarea inferioară a curentului de testare, aceasta este valoarea maximă a curentului, în timpul căreia în circuit timp de 1 oră secțiunea circuitului nu va fi deconectată. În ceea ce privește valoarea superioară, acesta este coeficientul minim de curent care, atunci când curge timp de 1 oră în circuit, va topi inserția în aparatul de protecție și control.

Întrerupătoare de circuit

Întrerupătoarele joacă același rol ca și siguranțele, dar designul lor este mai complex. Cu toate acestea, acest lucru este compensat de faptul că comutatoarele sunt mult mai convenabile de utilizat decât siguranțele. De exemplu, dacă apare un scurtcircuit în rețea din cauza îmbătrânirii izolației, atunci comutatorul poate deconecta de la alimentare secțiunea deteriorată a circuitului electric. În același timp, aparatul de control și protecție în sine este destul de ușor de restaurat, după funcționare nu necesită înlocuire cu unul nou, iar după lucrările de reparație este capabil să protejeze din nou în mod fiabil secțiunea circuitului aflată sub controlul său. Este foarte convenabil să utilizați acest tip de întrerupătoare dacă este necesar să efectuați reparații de rutină.

În ceea ce privește producția acestor dispozitive, indicatorul principal este curentul nominal pentru care este proiectat dispozitivul. În acest sens, există o alegere uriașă, care vă permite să alegeți cel mai potrivit pentru fiecare lanț.dispozitiv. Dacă vorbim despre tensiunea de funcționare, atunci ele, ca și siguranțele, sunt împărțite în două tipuri: cu tensiune de până la 1 kV și de în altă tensiune cu o tensiune de funcționare peste 1 kV. Este important de adăugat aici că dispozitivele de protecție de în altă tensiune pentru echipamentele electrice și circuitele electrice sunt produse în vid, cu un gaz inert sau umplute cu ulei. Acest design permite la un nivel superior decuplarea circuitului atunci când apare o astfel de nevoie. O altă diferență semnificativă între întrerupătoare și siguranțe este că acestea sunt făcute pentru funcționare nu numai în circuite monofazate, ci și în circuite trifazate.

De exemplu, în cazul unui scurtcircuit la masă al unuia dintre conductorii unui motor electric, întrerupătorul va opri toate cele trei faze, și nu una avariată. Aceasta este o diferență semnificativă și cheie, deoarece dacă o singură fază este oprită, motorul va continua să funcționeze în două faze. Acest mod de funcționare este o urgență și reduce foarte mult durata de viață a dispozitivului și poate duce chiar la o defecțiune de urgență a echipamentului. În plus, întreruptoarele automate sunt fabricate pentru a funcționa atât cu tensiune AC cât și DC.

Releu termic și de curent

Astăzi, există multe tipuri diferite de relee printre dispozitivele de protecție a rețelelor electrice.

Releul termic este unul dintre cele mai comune dispozitive care poate proteja motoarele electrice, încălzitoarele, orice dispozitive de alimentare de laproblemă cum ar fi curentul de suprasarcină. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv este foarte simplu și se bazează pe faptul că curentul electric este capabil să încălzească conductorul prin care circulă. Partea principală de lucru a oricărui releu termic este o placă bimetală. Când este încălzită la o anumită temperatură, această placă se îndoaie, ceea ce întrerupe contactul electric din circuit. Desigur, încălzirea plăcii va continua până când ajunge la punctul critic.

Pe lângă termică, există și alte tipuri de dispozitive de protecție, de exemplu, un releu de curent care controlează cantitatea de curent din rețea. Există, de asemenea, un releu de tensiune care va răspunde la o schimbare a tensiunii în rețea și un releu de curent diferenţial. Ultimul dispozitiv este un dispozitiv de protecție a curentului de scurgere. Este important de reținut aici că întreruptoarele, precum siguranțele, nu pot reacționa la apariția scurgerilor de curent, deoarece această valoare este destul de mică. Dar, în același timp, această valoare este suficientă pentru a ucide o persoană în contact cu carcasa unui dispozitiv care face obiectul unei astfel de defecțiuni.

Dacă există un număr mare de aparate electrice care trebuie să conecteze un releu de curent diferenţial, atunci maşinile combinate sunt adesea folosite pentru a reduce dimensiunea scutului de putere. Dispozitivele care combină un întrerupător de circuit și un releu de curent diferenţial - întrerupătoare de protecţie diferenţială, sau difautomat-uri, au devenit astfel de dispozitive. Atunci când utilizați astfel de dispozitive, nu numai dimensiunea scutului de putere este redusă, dar procesul de instalare este mult facilitat.aparate de protecție, ceea ce le face, la rândul său, mai economice.

Specificații releu termic

Caracteristica principală a releelor termice este timpul de răspuns, care depinde de curentul de sarcină. Cu alte cuvinte, această caracteristică se numește timp-curent. Dacă luăm în considerare cazul general, atunci înainte ca sarcina să fie aplicată, curentul I₀ va curge prin releu. În acest caz, încălzirea plăcii bimetalice va fi q_{0. Când se verifică această caracteristică, este foarte important să se țină cont din ce stare (supraîncălzit sau rece) este declanșat dispozitivul. În plus, la verificarea acestor dispozitive, este foarte important să rețineți că placa nu este stabilă termic atunci când apare un curent de scurtcircuit.}

Alegerea releelor termice este următoarea. Curentul nominal al unui astfel de dispozitiv de protecție este selectat pe baza sarcinii nominale a motorului electric. Curentul releului selectat trebuie să fie 1, 2-1, 3 din curentul nominal al motorului (curent de sarcină). Cu alte cuvinte, un astfel de dispozitiv va funcționa dacă în 20 de minute sarcina este de la 20 la 30%.

Este foarte important să înțelegeți că funcționarea releului termic este afectată semnificativ de temperatura aerului ambiant. Datorită creșterii temperaturii ambientale, curentul de funcționare al acestui dispozitiv va scădea. Dacă acest indicator diferă prea mult de valoarea nominală, atunci va fi necesar fie să se efectueze o reglare suplimentară lină a releului,sau cumpărați un dispozitiv nou, dar ținând cont de temperatura ambientală reală din zona de lucru a acestei unități.

Pentru a reduce efectul temperaturii ambientale asupra valorii curentului de alimentare, este necesar să achiziționați un releu cu o sarcină mai mare. Pentru a obține funcționarea corectă a unui dispozitiv cald, acesta trebuie instalat în aceeași încăpere cu obiectul controlat. Cu toate acestea, trebuie reținut că releul răspunde la temperatură și, prin urmare, este interzis să îl plasați în apropierea surselor de căldură concentrată. Cazanele, sursele de încălzire și alte sisteme și dispozitive similare sunt considerate astfel de surse.

Selectați dispozitive

La alegerea echipamentelor de protecție a receptoarelor electrice și a rețelelor electrice, este necesar să se bazeze pe curenții nominali pentru care sunt proiectate aceste dispozitive, precum și pe curentul care alimentează rețeaua în care vor fi instalate astfel de unități.

Când alegeți un dispozitiv de protecție, este foarte important să aveți în vedere apariția unor astfel de moduri de funcționare anormale precum:

• scurtcircuite fază la fază;
• faza scurtă la caz;
• o creștere puternică a curentului, care poate fi cauzată de un scurtcircuit incomplet sau de o suprasarcină a echipamentului de proces;
• dispariție completă sau o reducere prea mare a tensiunii.

În ceea ce privește protecția la scurtcircuit, aceasta trebuie efectuată pentru toate receptoarele electrice. Cerința principală este aceea de a deconecta dispozitivul de la rețea cândapariția unui scurtcircuit ar trebui să fie minim posibil. Atunci când alegeți dispozitivele de protecție, este, de asemenea, important să știți că trebuie asigurată o protecție completă la supracurent, cu excepția câtorva dintre următoarele cazuri:

• când supraîncărcarea receptoarelor electrice din motive tehnologice este pur și simplu imposibilă sau improbabilă;
• dacă puterea motorului electric este mai mică de 1 kW.

În plus, este posibil ca un dispozitiv de protecție electrică să nu aibă o funcție de protecție la suprasarcină dacă este instalat pentru a monitoriza un motor electric care funcționează în mod intermitent sau intermitent. O excepție este instalarea oricăror aparate electrice în încăperi cu risc ridicat de incendiu. În astfel de încăperi, protecția la suprasarcină trebuie instalată pe toate dispozitivele fără excepție.

Protecția la subtensiune trebuie setată în unele dintre următoarele cazuri:

• pentru motoarele electrice care nu pot fi pornite la tensiune maximă;
• pentru motoarele electrice în care pornirea automată nu este permisă din mai multe motive tehnologice sau este periculos pentru angajați;
• pentru orice alte motoare electrice care trebuie oprite pentru a reduce puterea totală a tuturor receptoarelor electrice conectate din această rețea la o valoare acceptabilă.

Varietăți de curenți și selecția dispozitivului de protecție

Cel mai periculos este curentul de scurtcircuit. Principalul pericol este că este mult mai mare decât curentul normal de pornire și, de asemenea, valoarea sa poate varia foarte mult în funcție de secțiunea circuitului în care apare. Astfel, la verificarea unui dispozitiv de protecție care protejează un circuit de un scurtcircuit, acesta trebuie, cât mai repede posibil, să deconecteze circuitul atunci când apare o astfel de problemă. În același timp, în niciun caz nu ar trebui să funcționeze atunci când în circuit apare o valoare normală a curentului de pornire a oricărui dispozitiv electric.

În ceea ce privește curentul de suprasarcină, totul este destul de clar aici. Un astfel de curent este considerat a fi orice valoare a caracteristicii care depășește curentul nominal al motorului electric. Dar aici este foarte important să înțelegem că nu de fiecare dată când apare un curent de suprasarcină, dispozitivul de protecție trebuie să deconecteze contactele circuitului. Acest lucru este, de asemenea, important deoarece o suprasarcină pe termen scurt atât a motorului electric, cât și a rețelei electrice este permisă în unele cazuri. Merită să adăugați aici că, cu cât sarcina este mai scurtă, cu atât valorile pe care le poate atinge sunt mai mari. Pe baza acestui lucru, devine clar care este principalul avantaj al unor dispozitive. Gradul de protecție al dispozitivelor cu o „caracteristică dependentă” în acest caz este maxim, deoarece timpul de răspuns al acestora va scădea odată cu creșterea factorului de sarcină în acest moment. Prin urmare, astfel de dispozitive sunt ideale pentru protecția la supracurent.

Pentru a rezuma, putem spune următoarele. Pentru protectie impotrivascurtcircuit, trebuie selectat un dispozitiv de rulare liberă, care va fi configurat să opereze un curent care este semnificativ mai mare decât valoarea de pornire. Pentru protecția la suprasarcină, dimpotrivă, dispozitivul de comutare de protecție trebuie să aibă inerție, precum și o caracteristică dependentă. Trebuie selectat astfel încât să nu funcționeze în timpul pornirii normale a dispozitivului electric.

Dezavantajele diferitelor tipuri de dispozitive de protecție

Siguranțele, care anterior erau utilizate pe scară largă ca dispozitive de protecție a aparatelor de comutare, au următoarele dezavantaje:

• posibilitate destul de limitată de utilizare ca protecție la supracurent, deoarece detonarea curentului de aprindere este destul de dificilă;
• motorul va continua să funcționeze în două faze chiar dacă a treia este întreruptă de o siguranță, ceea ce provoacă defectarea frecventă a motorului;
• în anumite cazuri, limita de putere de întrerupere este insuficientă;
• nu există posibilitatea de a restabili rapid alimentarea după o întrerupere a curentului.

În ceea ce privește tipurile de mașini cu aer, acestea sunt mai perfecte decât siguranțele, dar nu sunt lipsite de dezavantaje. Principala problemă cu utilizarea dispozitivelor de protecție electrică este că acestea nu sunt selective în ceea ce privește acțiunea. Acest lucru este vizibil mai ales dacă la mașina de reglare apare un curent de întrerupere nereglat.

Există mașini de instalare în care protecția la suprasarcină se realizează cu ajutorul declanșatoarelor termice. Sensibilitate șiîntârzierea lor este mai mare decât cea a releelor termice, dar în același timp acţionează asupra tuturor celor trei faze deodată. Cât despre mașinile automate universale pentru protecție, aici este și mai rău. Acest lucru este justificat de faptul că sunt disponibile numai dispozitivele electromagnetice.

Se folosesc adesea demaroare magnetice, în care sunt construite relee de tip termic. Un astfel de echipament de protecție este capabil să protejeze circuitul electric de curentul de suprasarcină în două faze. Dar, deoarece releele termice au o inerție mare, nu sunt capabile să ofere protecție împotriva scurtcircuitelor. Instalarea unei bobine de reținere în demaror poate oferi protecție la subtensiune.

Protecția de în altă calitate împotriva curentului de suprasarcină și a scurtcircuitului poate fi asigurată numai de relee de inducție sau de relee electromagnetice. Cu toate acestea, pot funcționa numai printr-un dispozitiv de deconectare, ceea ce face circuitul cu conexiunea lor mai complicat.

Rezumând cele de mai sus, putem trage următoarele două concluzii:

1. Pentru a proteja motoarele electrice, a căror putere nu depășește 55 kW, de curentul de suprasarcină, se folosesc cel mai des demaroare magnetice cu siguranțe sau cu dispozitive de aer.
2. Dacă puterea motorului electric este mai mare de 55 kW, atunci se folosesc contactoare electromagnetice cu vehicule aeriene sau relee de protecție pentru a le proteja. Este foarte important să rețineți că contactorul nu va permite întreruperea circuitului dacă apare un scurtcircuit.

Când alegeți dispozitivul potrivit, este foarte important să calculați dispozitivele de protecție. Cea mai importantă formulă este calculul curentului nominal al motorului, care vă va permite să alegeți un dispozitiv de protecție cu indicatoare adecvate. Formula arată astfel:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), unde:}

I_{n este curentul nominal al motorului, care va fi în A;}

R_{motor este puterea motorului, care este reprezentată în kW;}

U_{n este tensiunea nominală în V;}

cos q este factorul de putere activ;

n este factorul de eficiență.

Cunoscând aceste date, puteți calcula cu ușurință curentul nominal al motorului și apoi puteți selecta cu ușurință dispozitivul de protecție adecvat.

Soiuri de daune aduse echipamentului de protecție

Principala diferență dintre dispozitivele de protecție a circuitelor electrice și alte dispozitive este că nu numai că remediază defectul, ci și deconectează circuitul dacă valorile caracteristice depășesc anumite limite. Cea mai periculoasă problemă, care dezactivează adesea echipamentul de protecție, a devenit un scurtcircuit surd. În timpul apariției unui astfel de scurtcircuit, indicatorii de curent ating cele mai mari valori.

Când apare un circuit întrerupt atunci când apare o astfel de problemă, apare adesea un arc electric, care într-o perioadă scurtă de timp este destul de capabil să distrugă izolația și să topească părțile metalice ale aparatului.

Dacă are loc prea mult curent de suprasarcină, poate cauza supraîncălzirea pieselor conductoare. În plus, există forţe mecanice carecrește semnificativ uzura elementelor individuale ale echipamentului, ceea ce poate duce uneori chiar la ruperea dispozitivului.

Există întreruptoare de circuit de mare viteză care sunt predispuse la probleme precum frecarea brațului mobil și contactul mobil de pereții jgheabului de arc, precum și scurtcircuitarea barei bobinei demagnetizatoare la carcasă. Destul de des există prea multă uzură pe suprafețele de contact, pistoanele și cilindrii de antrenare.

Repararea mașinilor de mare viteză

Reparația oricărui tip de dispozitiv de protecție de mare viteză trebuie efectuată în aceeași secvență. Comutatorul de mare viteză sau BV este suflat cu aer comprimat curat la o presiune de cel mult 300 kPa (3kgf/cm2). După aceea, dispozitivul este șters cu șervețele. Apoi, trebuie să îndepărtați elemente precum jgheabul de arc, dispozitivul de blocare, actuatorul pneumatic, armătura de contact mobilă, șuntul inductiv și altele.

Repararea directă a dispozitivului se efectuează la un stand special de reparații. Jgheabul cu arc este dezasamblat, pereții ei sunt curățați într-o mașină specială de sablare, după care sunt șterși și inspectați. În partea superioară a acestei camere pot fi permise așchii dacă dimensiunile lor nu depășesc 50x50 mm Grosimea peretelui în punctele de rupere ar trebui să fie de la 4 la 8 mm. Este necesar să se măsoare rezistența dintre coarnele jgheabului cu arc. Pentru unele mostre, indicatorul trebuie să fie de cel puțin 5 MΩ, iar pentru unele, de cel puțin 10 MΩ.

Partiția deteriorată trebuie tăiatăîntreaga sa lungime. Toate locurile similare de tăiere trebuie curățate cu grijă. După aceea, suprafețele de lipit sunt lubrifiate cu o soluție adezivă pe bază de rășină epoxidică. Dacă s-au găsit foi de ventilator rupte, acestea sunt înlocuite. Dacă sunt îndoite, acestea trebuie nivelate și repuse în funcțiune. Există, de asemenea, un jgheab cu arc, care ar trebui curățat de depuneri și topire, dacă există.