Ochranné zariadenia: účel, typy, klasifikácia, špecifikácie, inštalácia, funkcie prevádzky, nastavenia a opravy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Ochranné zariadenia sú zariadenia, ktoré sú určené na ochranu elektrických obvodov, elektrických zariadení, strojov a iných jednotiek pred akýmikoľvek hrozbami, ktoré narúšajú normálnu prevádzku týchto zariadení, ako aj na ich ochranu pred preťažením. Tu je dôležité poznamenať, že musia byť správne nainštalované a prevádzka musí byť vykonaná presne v súlade s pokynmi, inak môžu samotné ochranné zariadenia spôsobiť poruchu zariadenia, výbuch, požiar a iné.

Základné požiadavky na príslušenstvo

Na to, aby zariadenie fungovalo úspešne, musí spĺňať nasledujúce požiadavky:

• Ochranné zariadenia nesmú za žiadnych okolností prekročiť povolenú teplotu pri bežnom zaťažení elektrickej siete alebo elektrického zariadenia.
• Zariadenie by nemalo odpájať zariadenie od napájania počas krátkodobých preťažení, ktoré často zahŕňajú nárazový prúd, samoštartovací prúd atď.

Pri výbere poistkových vložiek musíte vychádzať z menovitého prúdu v časti obvodu, ktorá bude toto zariadenie chrániť. Toto pravidlo pre výber ochranných zariadení je v každom prípade relevantné pri výbere akéhokoľvek zariadenia na ochranu. Je tiež dôležité pochopiť, že pri dlhodobom prehrievaní sa ochranné vlastnosti výrazne znižujú. To negatívne ovplyvňuje zariadenia, pretože v momente kritického zaťaženia sa môžu napríklad jednoducho nevypnúť, čo povedie k nehode.

Ochranné zariadenia musia nevyhnutne vypnúť sieť, keď dôjde k dlhodobému preťaženiu v tomto okruhu. V tomto prípade je potrebné dodržať inverznú závislosť od prúdu vzhľadom na expozičný čas.

V každom prípade musí ochranné zariadenie odpojiť obvod na konci, keď dôjde ku skratu (skratu). Ak dôjde ku skratu v jednofázovom okruhu, potom k vypnutiu musí dôjsť v sieti s pevne uzemneným neutrálom. Ak dôjde ku skratu v dvojfázovom obvode, potom v sieti s izolovaným neutrálom.

Zariadenia na ochranu elektrického obvodu majú vypínaciu schopnosť I _{pr. Hodnota tohto parametra musí zodpovedať skratovému prúdu, ktorý môže nastať na začiatku chráneného úseku. Ak je táto hodnota nižšia ako maximálny možný skratový prúd, potom proces odpojenia časti obvodu nemusí nastať vôbec alebo môže nastať, ale s oneskorením. Z tohto dôvodu môžu byť poškodené nielen zariadenia pripojené k tejto sieti, ale aj samotné ochranné zariadenie elektrického obvodu. Z tohto dôvodu musí byť faktor vypínacej kapacityväčší alebo rovný maximálnemu skratovému prúdu.}

Poistky taviteľného typu

V súčasnosti existuje niekoľko zariadení na ochranu elektrických sietí, ktoré sú najbežnejšie. Jedným z týchto zariadení je poistka. Účelom tohto typu ochranného zariadenia je, že chráni sieť pred prúdovým preťažením a skratom.

Dnes existujú zariadenia na jedno použitie, ako aj s vymeniteľnými vložkami. Takéto zariadenia je možné použiť v priemyselných potrebách aj v každodennom živote. Na to existujú zariadenia, ktoré sa používajú v vedeniach do 1 kV.

Okrem nich sa v rozvodniach používajú vysokonapäťové zariadenia, ktorých napätie je viac ako 1000 V. Príkladom takéhoto zariadenia môže byť poistka na pomocných transformátoroch rozvodní s 6/0, 4 kV.

Keďže účelom týchto ochranných zariadení je chrániť pred skratmi a prúdovým preťažením, sú široko používané. Navyše sa veľmi jednoducho a jednoducho používajú, ich výmena je tiež rýchla a jednoduchá a samy o sebe sú veľmi spoľahlivé. To všetko viedlo k tomu, že takéto poistky sa používajú veľmi často.

Na zváženie technických vlastností si môžete vziať zariadenie PR-2. V závislosti od menovitého prúdu je toto zariadenie dostupné so šiestimi typmi kaziet, ktoré sa líšia svojim priemerom. V kazete každého z nich je možné nainštalovať vložku s očakávaním iného menovitého prúdu. Komunapríklad kazeta 15 A môže byť vybavená vložkou 6 A aj 10 A.

Okrem tejto charakteristiky existuje aj koncept spodného a horného skúšobného prúdu. Pokiaľ ide o dolnú hodnotu skúšobného prúdu, ide o maximálnu hodnotu prúdu, pri prietoku ktorého v obvode po dobu 1 hodiny nedôjde k odpojeniu časti obvodu. Pokiaľ ide o hornú hodnotu, ide o minimálny prúdový koeficient, ktorý pri prietoku 1 hodinu v okruhu roztaví vložku v ochrannom a riadiacom zariadení.

Ističe

Ističe zohrávajú rovnakú úlohu ako poistky, ale ich konštrukcia je zložitejšia. To je však kompenzované skutočnosťou, že spínače sa používajú oveľa pohodlnejšie ako poistky. Napríklad, ak sa v sieti objaví skrat v dôsledku starnutia izolácie, potom je spínač schopný odpojiť poškodenú časť elektrického obvodu od napájania. Zároveň sa samotný riadiaci a ochranný prístroj pomerne ľahko obnovuje, po prevádzke nevyžaduje výmenu za nový a po oprave je schopný opäť spoľahlivo chrániť úsek obvodu, ktorý riadi. Je veľmi výhodné použiť tento druh spínačov, ak je potrebné vykonať bežné opravy.

Čo sa týka výroby týchto zariadení, hlavným ukazovateľom je menovitý prúd, na ktorý je zariadenie určené. V tomto ohľade existuje obrovský výber, ktorý vám umožňuje vybrať si najvhodnejšie pre každý reťazec.zariadenie. Ak hovoríme o prevádzkovom napätí, potom sú, podobne ako poistky, rozdelené do dvoch typov: s napätím do 1 kV a vysokonapäťové s prevádzkovým napätím nad 1 kV. Tu je dôležité dodať, že vysokonapäťové ochranné zariadenia pre elektrické zariadenia a elektrické obvody sa vyrábajú vo vákuu, s náplňou inertného plynu alebo oleja. Tento dizajn umožňuje na vyššej úrovni odpojiť obvod, keď takáto potreba nastane. Ďalším podstatným rozdielom medzi ističmi a poistkami je, že sú vyrobené pre prevádzku nielen v jednofázových, ale aj v trojfázových obvodoch.

Napríklad v prípade skratu na kostru jedného z vodičov elektromotora istič vypne všetky tri fázy a nepoškodí ani jednu. Toto je významný a kľúčový rozdiel, pretože ak sa vypne iba jedna fáza, motor bude pokračovať v prevádzke na dvoch fázach. Tento režim prevádzky je núdzový a výrazne znižuje životnosť zariadenia a môže dokonca viesť k núdzovej poruche zariadenia. Okrem toho sa automatické ističe vyrábajú tak, aby fungovali so striedavým aj jednosmerným napätím.

Tepelné a prúdové relé

V súčasnosti existuje veľa rôznych typov relé medzi ochrannými zariadeniami elektrickej siete.

Tepelné relé je jedným z najbežnejších zariadení, ktoré môžu chrániť elektromotory, ohrievače, akékoľvek napájacie zariadenia predproblém, ako je preťažený prúd. Princíp činnosti tohto zariadenia je veľmi jednoduchý a je založený na skutočnosti, že elektrický prúd je schopný ohrievať vodič, ktorým preteká. Hlavnou pracovnou časťou akéhokoľvek tepelného relé je bimetalová doska. Pri zahriatí na určitú teplotu sa táto doska ohne, čím sa preruší elektrický kontakt v obvode. Prirodzene, zahrievanie platne bude pokračovať, kým nedosiahne kritický bod.

Okrem tepelných ochranných zariadení existujú aj iné typy ochranných zariadení, napríklad prúdové relé, ktoré riadi množstvo prúdu v sieti. K dispozícii je tiež napäťové relé, ktoré bude reagovať na zmenu napätia v sieti a relé rozdielového prúdu. Posledným zariadením je zariadenie na ochranu pred zvodovým prúdom. Tu je dôležité poznamenať, že ističe, podobne ako poistky, nemôžu reagovať na výskyt úniku prúdu, pretože táto hodnota je dosť malá. Ale zároveň je táto hodnota dostatočná na to, aby zabila osobu, ktorá je v kontakte s puzdrom zariadenia, ktoré je vystavené takejto poruche.

Ak existuje veľký počet elektrických spotrebičov, ktoré potrebujú pripojiť relé diferenciálneho prúdu, potom sa na zmenšenie veľkosti výkonového štítu často používajú kombinované stroje. Takýmito zariadeniami sa stali zariadenia, ktoré kombinujú istič a relé diferenciálneho prúdu - ističe diferenciálnej ochrany, alebo difautomaty. Pri použití takýchto zariadení sa nielen zmenšuje veľkosť štítu napájania, ale značne sa uľahčuje proces inštalácie.ochranné zariadenie, vďaka čomu sú zase hospodárnejšie.

Špecifikácie tepelného relé

Hlavnou charakteristikou tepelných relé je čas odozvy, ktorý závisí od záťažového prúdu. Inými slovami, táto charakteristika sa nazýva časový prúd. Ak vezmeme do úvahy všeobecný prípad, potom pred použitím záťaže pretečie cez relé prúd I₀. V tomto prípade bude ohrev bimetalovej dosky q_{0. Pri kontrole tejto charakteristiky je veľmi dôležité zvážiť, z akého stavu (prehriaty alebo studený) sa zariadenie spúšťa. Okrem toho je pri kontrole týchto zariadení veľmi dôležité pamätať na to, že platňa nie je pri skratovom prúde tepelne stabilná.}

Výber tepelných relé je nasledovný. Menovitý prúd takéhoto ochranného zariadenia sa volí na základe menovitého zaťaženia elektromotora. Zvolený prúd relé by mal byť 1, 2-1, 3 menovitého prúdu motora (prúd záťaže). Inými slovami, takéto zariadenie bude fungovať, ak do 20 minút bude zaťaženie od 20 do 30 %.

Je veľmi dôležité pochopiť, že činnosť tepelného relé je výrazne ovplyvnená teplotou okolitého vzduchu. V dôsledku zvýšenia okolitej teploty sa prevádzkový prúd tohto zariadenia zníži. Ak sa tento indikátor príliš líši od nominálnej hodnoty, bude potrebné vykonať dodatočné plynulé nastavenie relé,alebo si kúpte nové zariadenie, ale berte do úvahy skutočnú okolitú teplotu v pracovnej oblasti tejto jednotky.

Pre zníženie vplyvu okolitej teploty na hodnotu prúdu snímača je potrebné zakúpiť relé s vyššou zaťažiteľnosťou. Aby sa dosiahlo správne fungovanie teplého zariadenia, malo by byť inštalované v rovnakej miestnosti ako ovládaný objekt. Je však potrebné pamätať na to, že relé reaguje na teplotu, a preto je zakázané umiestňovať ho v blízkosti koncentrovaných zdrojov tepla. Za takéto zdroje sa považujú kotly, zdroje vykurovania a iné podobné systémy a zariadenia.

Vyberte zariadenia

Pri výbere zariadení na ochranu elektrických prijímačov a elektrických sietí je potrebné vychádzať z menovitých prúdov, na ktoré sú tieto zariadenia navrhnuté, ako aj z prúdu napájajúceho sieť, kde budú takéto jednotky inštalované.

Pri výbere ochranného zariadenia je veľmi dôležité mať na pamäti výskyt takých abnormálnych prevádzkových režimov ako:

• fázový skrat;
• fáza krátka na malé a veľké písmená;
• silný nárast prúdu, ktorý môže byť spôsobený neúplným skratom alebo preťažením procesného zariadenia;
• úplné zmiznutie alebo prílišné zníženie napätia.

Pokiaľ ide o ochranu proti skratu, musí sa vykonať pre všetky elektrické prijímače. Hlavnou požiadavkou je, že odpojenie zariadenia od siete, keďvýskyt skratu by mal byť minimálny. Pri výbere ochranných zariadení je tiež dôležité vedieť, že musí byť zabezpečená úplná nadprúdová ochrana, s výnimkou niekoľkých z nasledujúcich prípadov:

• keď je preťaženie elektrických prijímačov z technologických dôvodov jednoducho nemožné alebo nepravdepodobné;
• ak je výkon elektromotora menší ako 1 kW.

Okrem toho, elektrické ochranné zariadenie nemusí mať funkciu ochrany proti preťaženiu, ak je nainštalované na monitorovanie elektrického motora, ktorý je prevádzkovaný v prerušovanej alebo prerušovanej prevádzke. Výnimkou je inštalácia akýchkoľvek elektrických spotrebičov v miestnostiach s vysokým nebezpečenstvom požiaru. V takýchto miestnostiach musí byť na všetkých zariadeniach bez výnimky nainštalovaná ochrana proti preťaženiu.

Podpäťová ochrana musí byť nastavená v niektorých z nasledujúcich prípadov:

• pre elektromotory, ktoré nemožno zapnúť pri plnom napätí;
• pre elektromotory, kde samoštartovanie nie je povolené z viacerých technologických dôvodov alebo je nebezpečné pre zamestnancov;
• pre všetky ostatné elektromotory, ktoré je potrebné vypnúť, aby sa znížil celkový výkon všetkých pripojených elektrických prijímačov v tejto sieti na prijateľnú hodnotu.

Rôzne prúdy a výber ochranného zariadenia

Najnebezpečnejší je skratový prúd. Hlavným nebezpečenstvom je, že je oveľa väčší ako normálny štartovací prúd a tiež jeho hodnota sa môže značne líšiť v závislosti od časti obvodu, kde sa vyskytuje. Preto pri kontrole ochranného zariadenia, ktoré chráni obvod pred skratom, musí pri výskyte takéhoto problému obvod čo najrýchlejšie odpojiť. Zároveň by v žiadnom prípade nemal fungovať, keď sa v obvode vyskytne normálna hodnota štartovacieho prúdu akéhokoľvek elektrického zariadenia.

Pokiaľ ide o prúd preťaženia, tu je všetko celkom jasné. Za takýto prúd sa považuje akákoľvek hodnota charakteristiky, ktorá presahuje menovitý prúd elektromotora. Ale tu je veľmi dôležité pochopiť, že nie vždy, keď dôjde k preťaženiu prúdu, musí ochranné zariadenie odpojiť kontakty obvodu. Je to dôležité aj preto, že v niektorých prípadoch je prípustné krátkodobé preťaženie elektromotora aj elektrickej siete. Tu je potrebné dodať, že čím kratšia záťaž, tým väčšie hodnoty môže dosiahnuť. Na základe toho sa ukazuje, čo je hlavnou výhodou niektorých zariadení. Stupeň ochrany zariadení so „závislou charakteristikou“je v tomto prípade maximálny, pretože ich čas odozvy sa v tomto okamihu zníži so zvýšením faktora zaťaženia. Preto sú takéto zariadenia ideálne na nadprúdovú ochranu.

Aby sme to zhrnuli, môžeme povedať nasledovné. Na ochranu protiskrat, musí sa zvoliť voľnobežné zariadenie, ktoré bude nakonfigurované tak, aby prevádzkovalo prúd, ktorý je výrazne vyšší ako počiatočná hodnota. Na ochranu proti preťaženiu naopak musí mať ochranné spínacie zariadenie zotrvačnosť, ako aj závislú charakteristiku. Musí byť zvolený tak, aby nefungoval pri bežnom spustení elektrického zariadenia.

Nevýhody rôznych typov ochranných zariadení

Poistky, ktoré boli predtým široko používané ako ochranné zariadenia rozvádzačov, majú nasledujúce nevýhody:

• pomerne obmedzená možnosť použitia ako nadprúdovej ochrany, pretože rozladenie nárazového prúdu je dosť ťažké;
• motor bude naďalej bežať na dvoch fázach, aj keď je tretia prerušená poistkou, čo spôsobuje časté zlyhávanie motora;
• v niektorých prípadoch je limit vypnutia nedostatočný;
• žiadna možnosť rýchleho obnovenia napájania po výpadku prúdu.

Pokiaľ ide o vzduchové typy strojov, sú dokonalejšie ako poistky, ale nie sú bez nevýhod. Hlavným problémom používania elektrických ochranných zariadení je, že nie sú selektívne z hľadiska pôsobenia. Toto je obzvlášť viditeľné, ak sa na nastavovacom stroji vyskytne neregulovaný vypínací prúd.

Existujú inštalačné stroje, v ktorých sa ochrana proti preťaženiu vykonáva pomocou tepelných spúští. Citlivosť aich oneskorenie je horšie ako u tepelných relé, no zároveň pôsobia na všetky tri fázy naraz. Pokiaľ ide o univerzálne automatické stroje na ochranu, tu je to ešte horšie. To je odôvodnené skutočnosťou, že sú k dispozícii iba elektromagnetické spúšte.

Často sa používajú magnetické štartéry, v ktorých sú zabudované tepelné relé. Takéto ochranné vybavenie je schopné chrániť elektrický obvod pred preťažením v dvoch fázach. Ale keďže tepelné relé majú veľkú zotrvačnosť, nie sú schopné poskytnúť ochranu pred skratmi. Inštalácia prídržnej cievky do štartéra môže poskytnúť ochranu pred podpätím.

Vysokokvalitnú ochranu proti preťaženému prúdu a skratu môžu poskytnúť iba indukčné relé alebo elektromagnetické relé. Môžu však fungovať iba cez odpájacie zariadenie, čo komplikuje obvod s ich pripojením.

Zhrnutím vyššie uvedeného môžeme vyvodiť tieto dva závery:

1. Na ochranu elektromotorov, ktorých výkon nepresahuje 55 kW, pred preťaženým prúdom sa najčastejšie používajú magnetické štartéry s poistkami alebo so vzduchovými zariadeniami.
2. Ak je výkon elektromotora väčší ako 55 kW, potom sa na ich ochranu používajú elektromagnetické stykače s leteckými dopravnými prostriedkami alebo ochranné relé. Tu je veľmi dôležité pamätať na to, že stýkač nedovolí prerušenie obvodu, ak dôjde ku skratu.

Pri výbere správneho zariadenia je veľmi dôležité vypočítať ochranné zariadenia. Najdôležitejším vzorcom je výpočet menovitého prúdu motora, ktorý vám umožní vybrať ochranné zariadenie s vhodnými indikátormi. Vzorec vyzerá takto:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), kde:}

I_{n je menovitý prúd motora, ktorý bude v A;}

R_{motor je výkon motora, ktorý je vyjadrený v kW;}

U_{n je menovité napätie vo V;}

cos q je aktívny účinník;

n je faktor účinnosti.

Po znalosti týchto údajov môžete jednoducho vypočítať menovitý prúd motora a potom jednoducho vybrať vhodné ochranné zariadenie.

Rôzne poškodenia ochranných prostriedkov

Hlavný rozdiel medzi zariadeniami na ochranu elektrického obvodu a inými zariadeniami je v tom, že nielen opravia poruchu, ale aj odpoja obvod, ak charakteristické hodnoty prekročia určité hranice. Najnebezpečnejším problémom, ktorý často vyraďuje ochranné prostriedky, sa stal hluchý skrat. Počas výskytu takéhoto skratu dosahujú indikátory prúdu najvyššie hodnoty.

Keď dôjde k prerušeniu obvodu, keď sa vyskytne takýto problém, často sa objaví elektrický oblúk, ktorý je v krátkom čase celkom schopný zničiť izoláciu a roztaviť kovové časti prístroja.

Ak dôjde k príliš veľkému preťaženiu prúdu, môže to spôsobiť prehriatie vodivých častí. Okrem toho existujú mechanické sily, ktorévýrazne zvyšuje opotrebovanie jednotlivých prvkov zariadenia, čo môže niekedy viesť až k rozbitiu zariadenia.

Existujú vysokorýchlostné ističe, ktoré sú náchylné na také problémy, ako je trenie pohyblivého ramena a pohyblivého kontaktu o steny zhášacej komory, ako aj skratovanie tyče demagnetizačnej cievky k puzdru. Pomerne často dochádza k nadmernému opotrebovaniu kontaktných plôch, piestov a hnacích valcov.

Oprava vysokorýchlostných strojov

Oprava akéhokoľvek typu vysokorýchlostného ochranného zariadenia sa musí vykonať v rovnakom poradí. Vysokorýchlostný spínač alebo BV je ofukovaný čistým stlačeným vzduchom pri tlaku maximálne 300 kPa (3kgf/cm2). Potom sa zariadenie utrie obrúskami. Ďalej musíte odstrániť položky, ako je zhášacia komora, blokovacie zariadenie, pneumatický pohon, kotva pohyblivého kontaktu, indukčný bočník a iné.

Priama oprava zariadenia sa vykonáva v špeciálnom opravárenskom stojane. Zhášací žľab sa rozoberie, jeho steny sa vyčistia v špeciálnom tryskacom stroji, potom sa utrú a skontrolujú. V hornej časti tejto komory je možné povoliť triesky, ak ich rozmery nepresahujú 50 x 50 mm Hrúbka steny v miestach pretrhnutia by mala byť od 4 do 8 mm. Je potrebné zmerať odpor medzi rohmi oblúkovej komory. Pre niektoré vzorky musí byť indikátor aspoň 5 MΩ a pre niektoré aspoň 10 MΩ.

Poškodený oddiel musí byť vyrezanýcelej jej dĺžke. Všetky podobné miesta výrubov treba dôkladne vyčistiť. Potom sa lepené povrchy namažú lepidlom na báze epoxidovej živice. Ak sa našli rozbité plechy ventilátora, vymenia sa. Ak sú ohnuté, musia sa vyrovnať a vrátiť do prevádzky. K dispozícii je tiež oblúkový žľab, ktorý by sa mal vyčistiť od usadenín a roztavenia, ak existuje.