Skyddsanordningar: syfte, typer, klassificering, specifikationer, installation, funktioner för drift, inställningar och reparation

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Skyddsenheter är enheter som är utformade för att skydda elektriska kretsar, elektrisk utrustning, maskiner och andra enheter från alla hot som stör den normala driften av dessa enheter, samt att skydda dem från överbelastning. Det är viktigt att notera här att de måste installeras korrekt, och operationen måste utföras exakt enligt instruktionerna, annars kan skyddsanordningarna i sig orsaka utrustningsfel, explosion, brand och annat.

Grundläggande matchningskrav

För att enheten ska fungera framgångsrikt måste den uppfylla följande krav:

• Skyddsanordningar får inte under några omständigheter tillåtas överstiga den tillåtna temperaturen för dem under normal belastning av det elektriska nätverket eller elektrisk utrustning.
• Enheten bör inte koppla bort utrustningen från strömmen under kortvariga överbelastningar, som ofta inkluderar inkopplingsström, självstartande ström, etc.

När du väljer säkringslänkar måste du vara baserad på märkströmmen i den del av kretsen som kommer att skydda den här enheten. Denna regel för val av skyddsanordningar är i alla fall relevant vid val av skyddsanordning. Det är också viktigt att förstå att med långvarig överhettning minskar skyddsegenskaperna avsevärt. Detta påverkar enheterna negativt, eftersom de vid kritisk belastning till exempel helt enkelt inte kan stängas av, vilket kommer att leda till en olycka.

Skyddsenheter måste nödvändigtvis stänga av nätverket när långvariga överbelastningar inträffar inom denna krets. I detta fall måste det omvända beroendet av strömmen med avseende på exponeringstiden observeras.

Skyddsanordningen måste i alla fall koppla bort kretsen i slutet när en kortslutning (kortslutning) inträffar. Om en kortslutning uppstår i en enfaskrets, måste avstängningen ske i ett nätverk med en solid jordad noll. Om en kortslutning uppstår i en tvåfaskrets, då i ett nätverk med isolerad noll.

Elektriska kretsskyddsanordningar har en brytkapacitet I _{pr. Värdet på denna parameter måste motsvara den kortslutningsström som kan uppstå i början av den skyddade sektionen. Om detta värde är lägre än den maxim alt möjliga kortslutningsströmmen, kan processen att koppla bort en del av kretsen inte inträffa alls eller kan inträffa, men med en fördröjning. På grund av detta kan inte bara enheterna som är anslutna till detta nätverk skadas, utan även själva den elektriska kretsskyddsanordningen. Av denna anledning måste brytkapacitetsfaktorn varastörre än eller lika med den maximala kortslutningsströmmen.}

Säkringar av typ säkringar

Idag finns det flera enheter för att skydda elektriska nätverk, vilka är de vanligaste. En av dessa enheter är en säkring. Syftet med den här typen av skyddsanordning är att den skyddar nätverket från överbelastningar och kortslutningar av strömtyp.

Idag finns det engångsapparater, såväl som med utbytbara insatser. Sådana enheter kan användas både i industriella behov och i vardagen. För att göra detta finns det enheter som används i ledningar upp till 1 kV.

Förutom dem finns det högspänningsenheter som används i transformatorstationer vars spänning är mer än 1000 V. Ett exempel på en sådan enhet kan vara en säkring på hjälptransformatorer till transformatorstationer med 6/0, 4 kV.

Eftersom syftet med dessa skyddsanordningar är att skydda mot kortslutningar och strömöverbelastningar, har de använts flitigt. Dessutom är de väldigt enkla och lätta att använda, deras byte går också snabbt och enkelt, och de är mycket pålitliga i sig själva. Allt detta har lett till att sådana säkringar används väldigt ofta.

För att överväga de tekniska egenskaperna kan du ta enheten PR-2. Beroende på märkströmmen finns den här enheten med sex typer av patroner, som skiljer sig åt i diameter. I patronen på var och en av dem kan en insats installeras med förväntan om en annan märkström. Tilltill exempel kan en 15 A patron förses med både en 6 A och en 10 A insats.

Utöver denna egenskap finns det också konceptet med nedre och övre testström. När det gäller det lägre värdet på testströmmen är detta det maximala värdet av strömmen, under vars flöde i kretsen i 1 timme kommer kretssektionen inte att kopplas bort. När det gäller det övre värdet är detta den minsta strömkoefficienten som, när den flyter i 1 timme i kretsen, kommer att smälta insatsen i skydds- och kontrollapparaten.

Strömbrytare

Strömbrytare spelar samma roll som säkringar, men deras design är mer komplex. Detta kompenseras dock av det faktum att strömbrytare är mycket bekvämare att använda än säkringar. Till exempel, om en kortslutning uppstår i nätverket på grund av åldrande av isoleringen, kan omkopplaren koppla bort den skadade delen av den elektriska kretsen från strömmen. Samtidigt är själva kontroll- och skyddsapparaten ganska lätt att återställa, efter drift kräver den inte ersättning med en ny, och efter reparationsarbete kan den på ett tillförlitligt sätt skydda den del av kretsen som är under dess kontroll igen. Det är mycket bekvämt att använda den här typen av omkopplare om det är nödvändigt att utföra rutinmässiga reparationer.

När det gäller produktionen av dessa enheter är huvudindikatorn den märkström som enheten är designad för. I detta avseende finns det ett stort urval, vilket gör att du kan välja den mest lämpliga för varje kedja.enhet. Om vi pratar om driftsspänningen är de, liksom säkringar, uppdelade i två typer: med spänning upp till 1 kV och högspänning med en driftspänning över 1 kV. Det är viktigt att tillägga här att högspänningsskyddsanordningar för elektrisk utrustning och elektriska kretsar produceras i vakuum, med en inert gas eller oljefylld. Denna design gör det möjligt att på en högre nivå koppla ur kretsen när ett sådant behov uppstår. En annan betydande skillnad mellan brytare och säkringar är att de är gjorda för drift inte bara i enfas utan även i trefaskretsar.

Till exempel, i händelse av en kortslutning till jord på en av ledarna i en elektrisk motor, kommer strömbrytaren att stänga av alla tre faserna, och inte en skadad. Detta är en betydande och nyckelskillnad, för om bara en fas stängs av kommer motorn att fortsätta att arbeta i två faser. Detta driftsätt är en nödsituation och förkortar enhetens livslängd avsevärt och kan till och med leda till ett nödfall i utrustningen. Dessutom tillverkas automatsäkringar för att fungera med både AC- och DC-spänning.

Termiskt och strömrelä

Idag finns det många olika typer av reläer bland skyddsenheter för elektriska nätverk.

Det termiska reläet är en av de vanligaste enheterna som kan skydda elmotorer, värmare, alla kraftenheter frånproblem som överbelastningsström. Funktionsprincipen för denna enhet är mycket enkel, och den är baserad på det faktum att elektrisk ström kan värma ledaren genom vilken den strömmar. Den huvudsakliga arbetsdelen av ett termiskt relä är en bimetallisk platta. När den värms upp till en viss temperatur böjs denna platta, vilket bryter den elektriska kontakten i kretsen. Naturligtvis kommer uppvärmningen av plattan att fortsätta tills den når den kritiska punkten.

Förutom termisk finns det andra typer av skyddsanordningar, till exempel ett strömrelä som styr mängden ström i nätverket. Det finns också ett spänningsrelä som reagerar på en förändring i spänningen i nätet och ett differentialströmsrelä. Den sista enheten är en läckströmsskyddsanordning. Det är viktigt att notera här att strömbrytare, som säkringar, inte kan reagera på uppkomsten av strömläckage, eftersom detta värde är ganska litet. Men samtidigt är detta värde tillräckligt för att döda en person som kommer i kontakt med en enhet som är föremål för ett sådant fel.

Om det finns ett stort antal elektriska apparater som behöver ansluta ett differentialströmsrelä, används ofta kombinerade maskiner för att minska storleken på effektskölden. Enheter som kombinerar en strömbrytare och ett differentialströmrelä - differentialskyddsbrytare, eller difautomater, har blivit sådana enheter. När du använder sådana enheter reduceras inte bara storleken på kraftskölden, utan installationsprocessen underlättas avsevärt.skyddsapparater, vilket i sin tur gör dem mer ekonomiska.

Specifikationer för termiska reläer

Det huvudsakliga kännetecknet för termiska reläer är svarstiden, som beror på belastningsströmmen. Med andra ord kallas denna egenskap för tidsström. Om vi betraktar det allmänna fallet, kommer strömmen I₀ att flyta genom reläet innan belastningen appliceras. I detta fall kommer uppvärmningen av bimetallplattan att vara q_{0. När du kontrollerar denna egenskap är det mycket viktigt att överväga från vilket tillstånd (överhettad eller kall) enheten utlöses. Vid kontroll av dessa enheter är det dessutom mycket viktigt att komma ihåg att plattan inte är termiskt stabil när en kortslutningsström uppstår.}

Valet av termiska reläer är som följer. Märkströmmen för en sådan skyddsanordning väljs baserat på den elektriska motorns märkbelastning. Den valda reläströmmen ska vara 1, 2-1, 3 av motorns märkström (lastström). Med andra ord kommer en sådan enhet att fungera om belastningen inom 20 minuter är från 20 till 30%.

Det är mycket viktigt att förstå att driften av det termiska reläet påverkas avsevärt av den omgivande lufttemperaturen. På grund av ökningen av omgivningstemperaturen kommer driftströmmen för denna enhet att minska. Om denna indikator skiljer sig för mycket från den nominella, kommer det att vara nödvändigt att antingen utföra ytterligare smidig justering av reläet,eller köp en ny enhet, men med hänsyn till den faktiska omgivningstemperaturen i arbetsområdet för denna enhet.

För att minska effekten av omgivningstemperaturen på upptagningsströmvärdet är det nödvändigt att köpa ett relä med högre belastning. För att en varm enhet ska fungera korrekt bör den installeras i samma rum som det kontrollerade objektet. Man måste dock komma ihåg att reläet reagerar på temperaturen, och därför är det förbjudet att placera det nära koncentrerade värmekällor. Pannor, värmekällor och andra liknande system och anordningar anses vara sådana källor.

Välj enheter

När man väljer utrustning för att skydda elektriska mottagare och elektriska nätverk är det nödvändigt att baseras på de märkströmmar som dessa enheter är konstruerade för, såväl som på strömmen som försörjer nätverket där sådana enheter kommer att installeras.

När du väljer en skyddsanordning är det mycket viktigt att tänka på förekomsten av sådana onormala driftlägen som:

• fas-till-fas kortslutningar;
• fas kort till fodral;
• en kraftig ökning av strömmen, som kan orsakas av en ofullständig kortslutning eller en överbelastning av processutrustning;
• fullständigt försvinnande eller för mycket sänkning av spänningen.

När det gäller kortslutningsskydd måste det utföras för alla elektriska mottagare. Huvudkravet är att koppla bort enheten från nätverket närförekomsten av en kortslutning bör vara minsta möjliga. När du väljer skyddsanordningar är det också viktigt att veta att fullt överströmsskydd måste tillhandahållas, med undantag för några av följande fall:

• när överbelastning av elektriska mottagare av tekniska skäl helt enkelt är omöjligt eller osannolikt;
• om elmotorns effekt är mindre än 1 kW.

Dessutom kanske en elektrisk skyddsanordning inte har en överbelastningsskyddsfunktion om den är installerad för att övervaka en elektrisk motor som drivs i intermittent eller intermittent drift. Ett undantag är installation av eventuella elektriska apparater i rum med hög brandrisk. I sådana rum måste överbelastningsskydd installeras på alla enheter utan undantag.

Underspänningsskydd måste ställas in i några av följande fall:

• för elmotorer som inte kan slås på med full spänning;
• för elmotorer där självstart inte är tillåtet av ett antal tekniska skäl, eller det är farligt för anställda;
• för alla andra elmotorer som behöver stängas av för att minska den totala effekten för alla anslutna elektriska mottagare i detta nätverk till ett acceptabelt värde.

Variationer av strömmar och val av skyddsanordning

Det farligaste är kortslutningsströmmen. Den största faran är att den är mycket större än den normala startströmmen, och dess värde kan också variera mycket beroende på vilken del av kretsen där den uppstår. Sålunda, vid kontroll av en skyddsanordning som skyddar en krets från en kortslutning, måste den så snabbt som möjligt koppla bort kretsen när ett sådant problem uppstår. Samtidigt bör det inte i något fall fungera när ett norm alt värde för startströmmen för någon elektrisk enhet uppstår i kretsen.

När det gäller överbelastningsströmmen är allt ganska tydligt här. En sådan ström anses vara vilket värde som helst av karaktäristiken som överstiger den elektriska motorns märkström. Men här är det mycket viktigt att förstå att inte varje gång en överbelastningsström uppstår måste skyddsanordningen koppla från kretsens kontakter. Detta är också viktigt eftersom en kortvarig överbelastning av både elmotorn och elnätet är tillåten i vissa fall. Det är värt att tillägga här att ju kortare lasten är, desto högre värden kan den nå. Baserat på detta blir det tydligt vad som är den största fördelen med vissa enheter. Graden av skydd för enheter med en "beroende egenskap" i detta fall är den maximala, eftersom deras svarstid kommer att minska med en ökning av belastningsfaktorn i detta ögonblick. Därför är sådana enheter idealiska för överströmsskydd.

För att sammanfatta kan vi säga följande. För skydd motkortslutning måste en frihjulsanordning väljas, som kommer att konfigureras för att driva en ström som är betydligt högre än startvärdet. För överbelastningsskydd måste tvärtom skyddsomkopplingsanordningen ha tröghet, såväl som en beroende egenskap. Den måste väljas på ett sådant sätt att den inte fungerar under normal uppstart av den elektriska enheten.

Nackdelar med olika typer av skyddsanordningar

Säkringar, som tidigare användes allmänt som skyddsanordningar för ställverk, har följande nackdelar:

• ganska begränsad möjlighet att använda som överströmsskydd eftersom inkopplingsströmavstämning är ganska svårt;
• motorn kommer att fortsätta att gå i två faser även om den tredje bryts av en säkring, vilket gör att motorn ofta går sönder;
• i vissa fall är gränsen för avstängningseffekten otillräcklig;
• ingen möjlighet att snabbt återställa strömmen efter ett strömavbrott.

När det gäller lufttyperna av maskiner är de mer perfekta än säkringar, men de är inte utan nackdelar. Det största problemet med användningen av elektriska skyddsanordningar är att de inte är selektiva när det gäller åtgärder. Detta är särskilt märkbart om en oreglerad brytström uppstår vid inställningsmaskinen.

Det finns installationsmaskiner där överbelastningsskydd utförs med termiska utlösningar. Känslighet ochderas fördröjning är värre än för termiska reläer, men samtidigt verkar de på alla tre faserna samtidigt. När det gäller universella automatiska maskiner för skydd, här är det ännu värre. Detta motiveras av det faktum att endast elektromagnetiska utsläpp är tillgängliga.

Magnetiska starter används ofta, i vilka reläer av termisk typ är inbyggda. Sådan skyddsutrustning kan skydda den elektriska kretsen från överbelastningsström i två faser. Men eftersom termiska reläer har en stor tröghet kan de inte ge skydd mot kortslutningar. Att installera en hållarspole i startmotorn kan ge underspänningsskydd.

Högkvalitativt skydd mot både överbelastningsström och kortslutning kan endast tillhandahållas av induktionsreläer eller elektromagnetiska reläer. De kan dock bara fungera genom en frånkopplingsenhet, vilket gör kretsen med deras anslutning mer komplicerad.

Vi sammanfattar ovanstående och kan dra följande två slutsatser:

1. För att skydda elmotorer, vars effekt inte överstiger 55 kW, från överbelastningsström, används oftast magnetstartare med säkringar eller med luftdon.
2. Om elmotorns effekt är mer än 55 kW, används elektromagnetiska kontaktorer med luftfordon eller skyddsreläer för att skydda dem. Det är mycket viktigt att komma ihåg här att kontaktorn inte tillåter att kretsen bryts om en kortslutning uppstår.

När du väljer rätt enhet är det mycket viktigt att beräkna skyddsanordningarna. Den viktigaste formeln är beräkningen av motorns märkström, vilket gör att du kan välja en skyddsanordning med lämpliga indikatorer. Formeln ser ut så här:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), där:}

I_{n är motorns märkström, som kommer att vara i A;}

R_{motor är motorns effekt, som representeras i kW;}

U_{n är märkspänningen i V;}

cos q är den aktiva effektfaktorn;

n är effektivitetsfaktorn.

När du känner till dessa data kan du enkelt beräkna motorns märkström och sedan enkelt välja lämplig skyddsanordning.

Sorts av skador på skyddsutrustning

Den största skillnaden mellan skyddsanordningar för elektriska kretsar och andra anordningar är att de inte bara åtgärdar defekten, utan också kopplar bort kretsen om de karakteristiska värdena överskrider vissa gränser. Det farligaste problemet, som ofta inaktiverar skyddsutrustning, har blivit en döv kortslutning. Under uppkomsten av en sådan kortslutning når strömindikatorerna de högsta värdena.

När en öppen krets uppstår när ett sådant problem uppstår, uppstår ofta en elektrisk ljusbåge, som på kort tid är ganska kapabel att förstöra isoleringen och smälta apparatens metalldelar.

Om för mycket överbelastningsström uppstår kan det leda till att de ledande delarna överhettas. Dessutom finns det mekaniska krafter somavsevärt öka slitaget på enskilda delar av utrustningen, vilket ibland till och med kan leda till att enheten går sönder.

Det finns höghastighetsbrytare som är benägna att få sådana problem som att gnugga den rörliga armen och den rörliga kontakten mot ljusbågsrännans väggar, samt kortsluta den avmagnetiserande spolstången till höljet. Ganska ofta blir det för mycket slitage på kontaktytor, kolvar och drivcylindrar.

Reparation av höghastighetsmaskiner

Reparation av alla typer av höghastighetsskydd måste utföras i samma ordning. Höghastighetsomkopplaren, eller BV, blåses med ren tryckluft vid ett tryck på högst 300 kPa (3kgf/cm2). Därefter torkas enheten med servetter. Därefter måste du ta bort föremål som ljusbågsrännan, blockeringsanordning, pneumatiskt ställdon, rörligt kontaktarmatur, induktiv shunt och annat.

Direkt reparation av enheten utförs i ett speciellt reparationsställ. Bågsrännan demonteras, dess väggar rengörs i en speciell kulblästringsmaskin, varefter de torkas och inspekteras. I den övre delen av denna kammare kan flis tillåtas om deras dimensioner inte överstiger 50x50 mm. Väggtjockleken vid brottpunkterna bör vara från 4 till 8 mm. Det är nödvändigt att mäta motståndet mellan bågrännans horn. För vissa prover måste indikatorn vara minst 5 MΩ och för vissa minst 10 MΩ.

Den skadade partitionen måste skäras nerhela dess längd. Alla liknande avverkningsplatser bör rengöras noggrant. Därefter smörjs de ytor som ska limmas med en limlösning baserad på epoxiharts. Om trasiga fläktark hittas byts de ut. Om det finns böjda sådana måste de jämnas till och tas i bruk igen. Det finns också en bågränna som bör rengöras från avlagringar och eventuell smältning.