Zaštitni uređaji: namjena, vrste, klasifikacija, specifikacije, ugradnja, značajke rada, postavke i popravak

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Zaštitni uređaji su uređaji koji su namijenjeni zaštiti električnih krugova, električne opreme, strojeva i drugih jedinica od bilo kakvih prijetnji koje ometaju normalan rad ovih uređaja, kao i za zaštitu od preopterećenja. Ovdje je važno napomenuti da se moraju pravilno instalirati, a rad se mora izvoditi točno u skladu s uputama, inače sami zaštitni uređaji mogu uzrokovati kvar opreme, eksploziju, požar i ostalo.

Osnovni zahtjevi za učvršćenje

Da bi uređaj mogao uspješno raditi, mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:

• Zaštitni uređaji ni pod kojim okolnostima ne smiju prekoračiti dopuštenu temperaturu pod normalnim opterećenjem električne mreže ili električne opreme.
• Uređaj ne bi trebao isključiti opremu iz napajanja tijekom kratkotrajnih preopterećenja, koja često uključuju udarnu struju, struju samopokretanja, itd.

Prilikom odabira osigurača, morate se temeljiti na nazivnoj struji u dijelu strujnog kruga koji će štititi ovaj uređaj. Ovo pravilo za odabir zaštitnih uređaja relevantno je u svakom slučaju pri odabiru bilo kojeg uređaja za zaštitu. Također je važno razumjeti da se s produljenim pregrijavanjem zaštitne kvalitete značajno smanjuju. To negativno utječe na uređaje, jer se u trenutku kritičnog opterećenja mogu, na primjer, jednostavno ne isključiti, što će dovesti do nesreće.

Zaštitni uređaji moraju nužno isključiti mrežu kada se unutar ovog kruga pojave dugotrajna preopterećenja. U ovom slučaju, mora se promatrati inverzna ovisnost o struji s obzirom na vrijeme ekspozicije.

U svakom slučaju, zaštitni uređaj mora isključiti strujni krug na kraju kada dođe do kratkog spoja (kratkog spoja). Ako dođe do kratkog spoja u jednofaznom krugu, tada se prekid mora dogoditi u mreži s čvrsto uzemljenim neutralom. Ako dođe do kratkog spoja u dvofaznom krugu, tada u mreži s izoliranim neutralnim elementom.

Zaštitni uređaji za električni krug imaju prekidnu sposobnost I _{pr. Vrijednost ovog parametra mora odgovarati struji kratkog spoja koja se može pojaviti na početku zaštićenog dijela. Ako je ova vrijednost niža od najveće moguće struje kratkog spoja, tada se proces odspajanja dijela kruga možda uopće neće dogoditi ili se može dogoditi, ali s odgodom. Zbog toga se mogu oštetiti ne samo uređaji spojeni na ovu mrežu, već i sam uređaj za zaštitu električnog kruga. Iz tog razloga faktor prekidne sposobnosti mora bitiveća ili jednaka maksimalnoj struji kratkog spoja.}

topljivi tip osigurača

Danas postoji nekoliko uređaja za zaštitu električnih mreža, koji su najčešći. Jedan od tih uređaja je osigurač. Svrha ove vrste zaštitnog uređaja je da štiti mrežu od strujnih preopterećenja i kratkih spojeva.

Danas postoje uređaji za jednokratnu upotrebu, kao i s izmjenjivim umetcima. Takvi se uređaji mogu koristiti iu industrijskim potrebama iu svakodnevnom životu. Za to postoje uređaji koji se koriste u vodovima do 1 kV.

Osim njih, postoje visokonaponski uređaji koji se koriste u trafostanicama čiji je napon veći od 1000 V. Primjer takvog uređaja može biti osigurač na pomoćnim transformatorima trafostanica od 6/0, 4 kV.

Budući da je svrha ovih zaštitnih uređaja zaštita od kratkih spojeva i strujnih preopterećenja, oni su se široko koristili. Osim toga, vrlo su jednostavni i laki za korištenje, njihova zamjena je također brza i laka, a sami su po sebi vrlo pouzdani. Sve je to dovelo do činjenice da se takvi osigurači vrlo često koriste.

Za razmatranje tehničkih karakteristika, možete uzeti uređaj PR-2. Ovisno o nazivnoj struji, ovaj uređaj je dostupan sa šest vrsta uložaka koji se razlikuju po promjeru. U uložak svakog od njih može se ugraditi umetak uz očekivanje različite nazivne struje. Dona primjer, uložak od 15 A može biti opremljen i umetkom od 6 A i 10 A.

Pored ove karakteristike, postoji i koncept donje i gornje ispitne struje. Što se tiče donje vrijednosti ispitne struje, ovo je maksimalna vrijednost struje, tijekom čijeg protoka u krugu 1 sat dio kruga neće biti isključen. Što se tiče gornje vrijednosti, ovo je minimalni koeficijent struje koji će, kada teče 1 sat u krugu, rastopiti umetak u zaštitnom i upravljačkom aparatu.

Prekidači

Prekidači imaju istu ulogu kao osigurači, ali njihov dizajn je složeniji. Međutim, to je nadoknađeno činjenicom da su prekidači mnogo prikladniji za korištenje od osigurača. Na primjer, ako se u mreži pojavi kratki spoj zbog starenja izolacije, tada prekidač može isključiti oštećeni dio električnog kruga iz napajanja. Istodobno, sam upravljački i zaštitni uređaj se prilično lako obnavlja, nakon rada ne zahtijeva zamjenu novim, a nakon popravka može ponovno pouzdano zaštititi dio kruga pod svojom kontrolom. Vrlo je prikladno koristiti ovu vrstu prekidača ako je potrebno obaviti bilo kakve rutinske popravke.

Što se tiče proizvodnje ovih uređaja, glavni pokazatelj je nazivna struja za koju je uređaj dizajniran. U tom smislu, postoji ogroman izbor, koji vam omogućuje da odaberete najprikladniji za svaki lanac.uređaj. Ako govorimo o radnom naponu, onda su oni, kao i osigurači, podijeljeni u dvije vrste: s naponom do 1 kV i visokonaponskim s radnim naponom iznad 1 kV. Ovdje je važno dodati da se visokonaponski zaštitni uređaji za električnu opremu i električne krugove proizvode u vakuumu, s inertnim plinom ili uljem. Ovaj dizajn omogućuje na višoj razini isključivanje kruga kada se pojavi takva potreba. Još jedna značajna razlika između prekidača i osigurača je da su napravljeni za rad ne samo u jednofaznim, već i u trofaznim krugovima.

Na primjer, u slučaju kratkog spoja na masu jednog od vodiča elektromotora, prekidač će isključiti sve tri faze, a ne jednu oštećenu. Ovo je značajna i ključna razlika, jer ako se isključi samo jedna faza, motor će nastaviti raditi na dvije faze. Ovaj način rada je hitan slučaj i uvelike skraćuje životni vijek uređaja, a može čak dovesti i do kvara opreme u nuždi. Osim toga, proizvedeni su automatski prekidači za rad s izmjeničnim i istosmjernim naponom.

Termički i strujni relej

Danas postoji mnogo različitih vrsta releja među uređajima za zaštitu električne mreže.

Termički relej je jedan od najčešćih uređaja koji može zaštititi elektromotore, grijače, sve energetske uređaje odproblem kao što je struja preopterećenja. Princip rada ovog uređaja je vrlo jednostavan, a temelji se na činjenici da električna struja može zagrijati vodič kroz koji teče. Glavni radni dio bilo kojeg toplinskog releja je bimetalna ploča. Kada se zagrije na određenu temperaturu, ova se ploča savija, što prekida električni kontakt u krugu. Naravno, zagrijavanje ploče će se nastaviti sve dok ne dosegne kritičnu točku.

Osim termičkih, postoje i druge vrste zaštitnih uređaja, na primjer, strujni relej koji kontrolira količinu struje u mreži. Tu je i naponski relej koji će reagirati na promjenu napona u mreži i relej diferencijalne struje. Posljednji uređaj je uređaj za zaštitu od struje curenja. Ovdje je važno napomenuti da prekidači, poput osigurača, ne mogu reagirati na pojavu curenja struje, budući da je ta vrijednost prilično mala. Ali u isto vrijeme, ova vrijednost je sasvim dovoljna da ubije osobu u kontaktu s uređajem koji je podložan takvom kvaru.

Ako postoji veliki broj električnih uređaja koji trebaju spojiti diferencijalni strujni relej, tada se često koriste kombinirani strojevi za smanjenje veličine štita napajanja. Takvi su uređaji postali uređaji koji kombiniraju prekidač i diferencijalni strujni relej - prekidači diferencijalne zaštite, odnosno difautomati. Kada se koriste takvi uređaji, ne samo da se smanjuje veličina štita napajanja, već se uvelike olakšava proces instalacije.zaštitni uređaj, što ih zauzvrat čini ekonomičnijim.

Specifikacije toplinskog releja

Glavna karakteristika toplinskih releja je vrijeme odziva, koje ovisi o struji opterećenja. Drugim riječima, ova karakteristika se naziva vremenska struja. Ako uzmemo u obzir opći slučaj, tada će prije primjene opterećenja struja I₀ teći kroz relej. U ovom slučaju, zagrijavanje bimetalne ploče bit će q_{0. Prilikom provjere ove karakteristike vrlo je važno uzeti u obzir iz kojeg se stanja (pregrijano ili hladno) uređaj aktivira. Osim toga, prilikom provjere ovih uređaja, vrlo je važno zapamtiti da ploča nije termički stabilna kada dođe do struje kratkog spoja.}

Izbor toplinskih releja je sljedeći. Nazivna struja takvog zaštitnog uređaja odabire se na temelju nazivnog opterećenja elektromotora. Odabrana struja releja trebala bi biti 1, 2-1, 3 nazivne struje motora (struja opterećenja). Drugim riječima, takav uređaj će raditi ako je unutar 20 minuta opterećenje od 20 do 30%.

Vrlo je važno razumjeti da na rad toplinskog releja značajno utječe temperatura okolnog zraka. Zbog povećanja temperature okoline, radna struja ovog uređaja će se smanjiti. Ako se ovaj pokazatelj previše razlikuje od nominalnog, tada će biti potrebno izvršiti dodatno glatko podešavanje releja,ili kupite novi uređaj, ali uzimajući u obzir stvarnu temperaturu okoline u radnom području ove jedinice.

Da biste smanjili utjecaj temperature okoline na vrijednost struje podizača, potrebno je kupiti relej s većom ocjenom opterećenja. Kako bi se postigao ispravan rad toplog uređaja, treba ga postaviti u istoj prostoriji kao i kontrolirani objekt. Međutim, treba imati na umu da relej reagira na temperaturu i stoga ga je zabranjeno postavljati u blizini koncentriranih izvora topline. Takvim se izvorima smatraju kotlovi, izvori grijanja i drugi slični sustavi i uređaji.

Odaberite uređaje

Pri odabiru opreme za zaštitu električnih prijamnika i električnih mreža potrebno je temeljiti se na nazivnim strujama za koje su ti uređaji projektirani, kao i na struji koja opskrbljuje mrežu u kojoj će se takvi uređaji instalirati.

Prilikom odabira zaštitnog uređaja, vrlo je važno imati na umu pojavu takvih nenormalnih načina rada kao što su:

• fazni kratki spojevi;
• faza kratka na kućište;
• jako povećanje struje, koje može biti uzrokovano nepotpunim kratkim spojem ili preopterećenjem procesne opreme;
• potpuni nestanak ili preveliko smanjenje napona.

Što se tiče zaštite od kratkog spoja, ona se mora provesti za sve električne prijemnike. Glavni zahtjev je da isključite uređaj iz mreže kadapojava kratkog spoja treba biti najmanja moguća. Prilikom odabira zaštitnih uređaja također je važno znati da se mora osigurati potpuna nadstrujna zaštita, s izuzetkom nekoliko sljedećih slučajeva:

• kada je preopterećenje električnih prijemnika iz tehnoloških razloga jednostavno nemoguće ili malo vjerojatno;
• ako je snaga elektromotora manja od 1 kW.

Osim toga, električni zaštitni uređaj možda neće imati funkciju zaštite od preopterećenja ako je instaliran za nadzor elektromotora koji radi u isprekidanom ili isprekidanom radu. Iznimka je ugradnja bilo kakvih električnih uređaja u sobe s visokom opasnošću od požara. U takvim prostorijama zaštita od preopterećenja mora biti instalirana na svim uređajima bez iznimke.

Zaštita od podnapona mora se postaviti u nekim od sljedećih slučajeva:

• za elektromotore koji se ne mogu uključiti na puni napon;
• za elektromotore kod kojih samopokretanje nije dopušteno iz niza tehnoloških razloga ili je opasno za zaposlenike;
• za sve druge elektromotore koje je potrebno isključiti kako bi se ukupna snaga svih povezanih električnih prijemnika u ovoj mreži smanjila na prihvatljivu vrijednost.

Različitosti struja i izbor zaštitnih uređaja

Najopasnija je struja kratkog spoja. Glavna opasnost je da je mnogo veća od normalne početne struje, a također i njezina vrijednost može jako varirati ovisno o dijelu strujnog kruga u kojem se javlja. Dakle, prilikom provjere zaštitnog uređaja koji štiti strujni krug od kratkog spoja, mora, što je prije moguće, isključiti strujni krug kada se pojavi takav problem. Istodobno, ni u kojem slučaju ne smije raditi kada se u krugu pojavi normalna vrijednost početne struje bilo kojeg električnog uređaja.

Što se tiče struje preopterećenja, ovdje je sve prilično jasno. Takvom strujom smatra se svaka vrijednost karakteristike koja prelazi nazivnu struju elektromotora. Ali ovdje je vrlo važno razumjeti da ne svaki put kada se pojavi struja preopterećenja, zaštitni uređaj mora isključiti kontakte kruga. To je također važno jer je u nekim slučajevima dopušteno kratkotrajno preopterećenje i elektromotora i električne mreže. Ovdje je vrijedno dodati da što je opterećenje kraće, to može postići veće vrijednosti. Na temelju toga postaje jasno koja je glavna prednost nekih uređaja. Stupanj zaštite uređaja s "ovisnom karakteristikom" u ovom je slučaju maksimalan, jer će se njihovo vrijeme odziva smanjiti s povećanjem faktora opterećenja u ovom trenutku. Stoga su takvi uređaji idealni za zaštitu od prekomjerne struje.

Da rezimiramo, možemo reći sljedeće. Za zaštitu odkratkog spoja, mora se odabrati uređaj za slobodan hod, koji će biti konfiguriran da radi na struji koja je znatno veća od početne vrijednosti. Za zaštitu od preopterećenja, naprotiv, zaštitni sklopni uređaj mora imati inerciju, kao i zavisnu karakteristiku. Mora biti odabran na takav način da ne radi tijekom normalnog pokretanja električnog uređaja.

Nedostaci različitih vrsta zaštitnih uređaja

Osigurači, koji su se prije široko koristili kao uređaji za zaštitu rasklopnih uređaja, imaju sljedeće nedostatke:

• prilično ograničena mogućnost za korištenje kao zaštita od prekomjerne struje jer je depodešavanje udarne struje prilično teško;
• motor će nastaviti raditi u dvije faze čak i ako je treća prekinuta osiguračem, uzrokujući česte kvarove motora;
• u određenim slučajevima, ograničenje snage isključenja nije dovoljno;
• nema mogućnosti brzog vraćanja struje nakon nestanka struje.

Što se tiče zračnih vrsta strojeva, oni su savršeniji od osigurača, ali nisu bez nedostataka. Glavni problem s korištenjem električnih zaštitnih uređaja je to što oni nisu selektivni u pogledu djelovanja. To je posebno vidljivo ako se na stroju za podešavanje pojavi neregulirana struja prekida.

Postoje instalacijski strojevi kod kojih se zaštita od preopterećenja provodi pomoću toplinskih okidača. Osjetljivost injihovo kašnjenje je gore nego kod toplinskih releja, ali istovremeno djeluju na sve tri faze odjednom. Što se tiče univerzalnih automatskih strojeva za zaštitu, ovdje je još gore. To je opravdano činjenicom da su dostupna samo elektromagnetska oslobađanja.

Često se koriste magnetni starteri u kojima su ugrađeni releji termičkog tipa. Takva zaštitna oprema može zaštititi električni krug od struje preopterećenja u dvije faze. No budući da toplinski releji imaju veliku inerciju, nisu u mogućnosti pružiti zaštitu od kratkih spojeva. Ugradnja zavojnice u starter može osigurati zaštitu od podnapona.

Visokokvalitetna zaštita od struje preopterećenja i kratkog spoja može biti osigurana samo indukcijskim relejima ili elektromagnetskim relejima. Međutim, oni mogu raditi samo preko uređaja za odspajanje, što čini krug s njihovim povezivanjem složenijim.

Sažimajući gore navedeno, možemo izvući sljedeća dva zaključka:

1. Za zaštitu elektromotora, čija snaga ne prelazi 55 kW, od struje preopterećenja najčešće se koriste magnetni starteri s osiguračima ili sa zračnim uređajima.
2. Ako je snaga elektromotora veća od 55 kW, tada se za njihovu zaštitu koriste elektromagnetski kontaktori sa zračnim vozilima ili zaštitni releji. Ovdje je vrlo važno zapamtiti da kontaktor neće dopustiti prekid strujnog kruga ako dođe do kratkog spoja.

Prilikom odabira pravog uređaja vrlo je važno izračunati zaštitne uređaje. Najvažnija formula je izračun nazivne struje motora, što će vam omogućiti da odaberete zaštitni uređaj s prikladnim pokazateljima. Formula izgleda ovako:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), gdje je:}

I_{n nazivna je struja motora, koja će biti u A;}

R_{motor je snaga motora, koja je predstavljena u kW;}

U_{n je nazivni napon u V;}

cos q je faktor aktivne snage;

n je faktor učinkovitosti.

Poznavajući ove podatke, možete jednostavno izračunati nazivnu struju motora, a zatim jednostavno odabrati odgovarajući zaštitni uređaj.

Različite vrste oštećenja zaštitne opreme

Glavna razlika između uređaja za zaštitu električnih krugova i drugih uređaja je u tome što oni ne samo da popravljaju kvar, već i isključuju strujni krug ako karakteristične vrijednosti prelaze određene granice. Najopasniji problem, koji često onemogućuje zaštitnu opremu, postao je gluhi kratki spoj. Tijekom pojave takvog kratkog spoja, indikatori struje dostižu najveće vrijednosti.

Kada dođe do prekida strujnog kruga kada se pojavi takav problem, često se javlja električni luk koji u kratkom vremenu može uništiti izolaciju i otopiti metalne dijelove aparata.

Ako dođe do prevelike struje preopterećenja, to može uzrokovati pregrijavanje vodljivih dijelova. Osim toga, postoje mehaničke sile kojeznačajno povećavaju trošenje pojedinih elemenata opreme, što ponekad može dovesti i do loma uređaja.

Postoje brzi prekidači koji su skloni takvim problemima kao što je trljanje pomične ruke i pomičnog kontakta o zidove lučnog žlijeba, kao i kratki spoj šipke demagnetizirajućeg svitka na kućište. Često dolazi do previše trošenja kontaktnih površina, klipova i pogonskih cilindra.

Popravak brzih strojeva

Popravak bilo koje vrste brzih zaštitnih uređaja mora se izvesti istim redoslijedom. Prekidač za velike brzine, ili BV, se puše čistim komprimiranim zrakom pod tlakom ne većim od 300 kPa (3kgf/cm2). Nakon toga, uređaj se briše salvetama. Zatim morate ukloniti stavke kao što su otvor za luk, uređaj za blokiranje, pneumatski aktuator, pokretna kontaktna armatura, induktivni šant i drugi.

Direktan popravak uređaja obavlja se na posebnom štandu za popravak. Lučni žlijeb se rastavlja, njegove stijenke se čiste u posebnom stroju za pjeskarenje, nakon čega se brišu i pregledavaju. U gornjem dijelu ove komore mogu se dopustiti strugotine ako njihove dimenzije ne prelaze 50x50 mm. Debljina stijenke na mjestima rupture treba biti od 4 do 8 mm. Potrebno je izmjeriti otpor između rogova lučnog žlijeba. Za neke uzorke indikator mora biti najmanje 5 MΩ, a za neke najmanje 10 MΩ.

Oštećena pregrada mora biti izrezanacijelom svojom dužinom. Sva slična mjesta sječe treba pažljivo očistiti. Nakon toga, površine koje se lijepe podmazuju se ljepljivom otopinom na bazi epoksidne smole. Ako se pronađu polomljeni listovi ventilatora, oni se zamjenjuju. Ako ima savijenih, moraju se izravnati i vratiti u službu. Tu je i žlijeb za luk, koji treba očistiti od naslaga i taljenja, ako ih ima.