Zaštitni uređaji: namjena, tipovi, klasifikacija, specifikacije, ugradnja, karakteristike rada, podešavanja i popravka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Zaštitni uređaji su uređaji koji su dizajnirani da zaštite električna kola, električnu opremu, mašine i druge jedinice od bilo kakvih prijetnji koje ometaju normalan rad ovih uređaja, kao i da ih zaštite od preopterećenja. Ovdje je važno napomenuti da moraju biti pravilno instalirani, a rad se mora izvoditi tačno u skladu sa uputama, inače sami zaštitni uređaji mogu uzrokovati kvar opreme, eksploziju, požar i druge stvari.

Osnovni zahtjevi za opremu

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

• Zaštitnim uređajima se ni pod kojim okolnostima ne smije dozvoliti da prekorače temperaturu koja im je dozvoljena pod normalnim opterećenjem električne mreže ili električne opreme.
• Uređaj ne bi trebao isključiti opremu iz struje tokom kratkotrajnih preopterećenja, koja često uključuju udarnu struju, struju samopokretanja, itd.

Prilikom odabira osigurača, morate se bazirati na nazivnoj struji u dijelu kola koji će štititi ovaj uređaj. Ovo pravilo za izbor zaštitnih uređaja je relevantno u svakom slučaju kada se bira bilo koji uređaj za zaštitu. Također je važno razumjeti da se s produženim pregrijavanjem zaštitne kvalitete značajno smanjuju. To negativno utiče 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 dođe do produženih preopterećenja unutar ovog kola. U ovom slučaju, mora se poštovati inverzna zavisnost od struje u odnosu na vreme 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 strujnom krugu, tada se isključenje mora dogoditi u mreži sa čvrsto uzemljenim neutralnim elementom. Ako dođe do kratkog spoja u dvofaznom kolu, onda u mreži sa izolovanim neutralnim elementom.

Uređaji za zaštitu električnih kola imaju prekidnu sposobnost I _{pr. Vrijednost ovog parametra mora odgovarati struji kratkog spoja koja se može pojaviti na početku štićene dionice. Ako je ova vrijednost niža od maksimalno moguće struje kratkog spoja, tada se proces odvajanja dijela kruga možda uopće neće dogoditi ili se može dogoditi, ali sa zakašnjenjem. Zbog toga se mogu oštetiti ne samo uređaji priključeni na ovu mrežu, već i sam uređaj za zaštitu električnih kola. Iz tog razloga faktor prekidne sposobnosti mora bitiveća ili jednaka maksimalnoj struji kratkog spoja.}

Fusible Type Fuses

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

Danas postoje uređaji za jednokratnu upotrebu, kao i sa 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 i 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.

S obzirom da je svrha ovih zaštitnih uređaja zaštita od kratkih spojeva i strujnih preopterećenja, oni su u širokoj upotrebi. Osim toga, vrlo su jednostavni i laki za korištenje, njihova zamjena je također brza i laka, a sami su po sebi vrlo pouzdani. Sve ovo je dovelo do toga 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 tipova kertridža koji se razlikuju po prečniku. U uložak svakog od njih može se ugraditi umetak uz očekivanje različite nazivne struje. Tona 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, tokom čijeg protoka u krugu 1 sat dio kola neće biti isključen. Što se tiče gornje vrijednosti, ovo je minimalni koeficijent struje koji će, kada teče 1 sat u strujnom kolu, otopiti 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 praktičniji 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. U isto vrijeme, sam upravljački i zaštitni uređaj se prilično lako obnavlja, nakon rada ne zahtijeva zamjenu novim, a nakon popravka može ponovo pouzdano zaštititi dio kruga pod njegovom kontrolom. Veoma je zgodno koristiti ovu vrstu prekidača ako je potrebno obaviti bilo kakve rutinske popravke.

Što se tiče proizvodnje ovih uređaja, glavni indikator je nazivna struja za koju je uređaj dizajniran. U tom smislu, postoji ogroman izbor, koji vam omogućava da odaberete najprikladniji za svaki lanac.uređaj. Ako govorimo o radnom naponu, onda se oni, kao i osigurači, dijele na dvije vrste: napona do 1 kV i visokog napona s radnim naponom iznad 1 kV. Ovdje je važno dodati da se visokonaponski zaštitni uređaji za električnu opremu i električna kola proizvode u vakuumu, napunjenim inertnim plinom ili uljem. Ovaj dizajn omogućava na višem nivou isključivanje strujnog kola kada se pojavi takva potreba. Još jedna značajna razlika između prekidača i osigurača je ta što su napravljeni za rad ne samo u jednofaznim, već iu trofaznim krugovima.

Na primjer, u slučaju kratkog spoja na masu jednog od provodnika 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 vijek trajanja uređaja, a može čak dovesti i do hitnog kvara opreme. Osim toga, automatski se tip prekidača proizvodi za rad i sa AC i DC naponom.

Termički i strujni relej

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

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

Pored termičkih, postoje i druge vrste zaštitnih uređaja, na primjer, strujni relej koji kontrolira količinu struje u mreži. Tu su 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, kao i osigurači, ne mogu reagirati na pojavu curenja struje, jer je ta vrijednost prilično mala. Ali u isto vrijeme, ova vrijednost je sasvim dovoljna da ubije osobu u kontaktu sa kućištem uređaja koji je podložan takvom kvaru.

Ako postoji veliki broj električnih uređaja koji trebaju spojiti diferencijalni strujni relej, tada se kombinovane mašine često koriste za smanjenje veličine štita napajanja. Takvi su uređaji postali uređaji koji kombiniraju prekidač i diferencijalni strujni relej - prekidači diferencijalne zaštite ili difautomati. Kada se koriste takvi uređaji, ne samo da se smanjuje veličina štita napajanja, već je i proces instalacije znatno olakšan.zaštitnim aparatima, što ih čini ekonomičnijim.

Specifikacije termalnog releja

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

Izbor termičkih releja je sljedeći. Nazivna struja takvog zaštitnog uređaja odabire se na osnovu nazivnog opterećenja elektromotora. Odabrana struja releja treba da bude 1, 2-1, 3 nazivne struje motora (struja opterećenja). Drugim riječima, takav uređaj će raditi ako u roku od 20 minuta opterećenje bude od 20 do 30%.

Veoma je važno shvatiti da na rad termalnog releja značajno utiče temperatura okolnog vazduha. Zbog povećanja temperature okoline, radna struja ovog uređaja će se smanjiti. Ako se ovaj indikator 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 uticaj temperature okoline na vrijednost struje podizača, potrebno je kupiti relej sa većim opterećenjem. Kako bi se postigao ispravan rad toplog uređaja, treba ga postaviti u istoj prostoriji u kojoj se nalazi i kontrolirani objekt. Međutim, treba imati na umu da relej reagira na temperaturu, pa ga je zabranjeno postavljati u blizini koncentriranih izvora topline. Ovim izvorima se smatraju kotlovi, izvori grijanja i drugi slični sistemi i uređaji.

Odaberite uređaje

Prilikom odabira opreme za zaštitu električnih prijemnika i električnih mreža potrebno je voditi računa o nazivnim strujama za koje su ovi uređaji projektovani, kao i na struji koja napaja mrežu na kojoj će se takvi uređaji instalirati.

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

• fazni kratki spojevi;
• faza kratka na kućište;
• snažno 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 izvršiti za sve električne prijemnike. Glavni uslov je da isključite uređaj sa mreže kadapojava kratkog spoja treba da bude najmanja moguća. Prilikom odabira zaštitnih uređaja, također je važno znati da se mora obezbijediti potpuna prekostrujna zaštita, sa izuzetkom nekoliko sljedećih slučajeva:

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

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

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 samopaljenje nije dozvoljeno iz više tehnoloških razloga, ili je opasno za zaposlene;
• za sve druge elektromotore koje je potrebno isključiti da bi se ukupna snaga svih povezanih električnih prijemnika na ovoj mreži smanjila na prihvatljivu vrijednost.

Različitost strujanja i izbor zaštitnih uređaja

Najopasnija je struja kratkog spoja. Glavna opasnost je u tome što je mnogo veća od normalne startne struje, a njena vrijednost može jako varirati ovisno o dijelu strujnog kruga u kojem se javlja. Stoga, prilikom provjere zaštitnog uređaja koji štiti strujni krug od kratkog spoja, on mora što je prije moguće isključiti strujni krug kada se pojavi takav problem. Istovremeno, ni u kom slučaju ne bi trebalo da radi kada se u kolu pojavi normalna vrednost početne struje bilo kog električnog uređaja.

Što se tiče struje preopterećenja, ovdje je sve prilično jasno. Takvom strujom smatra se svaka vrijednost karakteristike koja premašuje nazivnu struju elektromotora. Ali ovdje je vrlo važno shvatiti da ne svaki put kada dođe do struje preopterećenja, zaštitni uređaj mora isključiti kontakte kruga. Ovo 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 osnovu toga postaje jasno koja je glavna prednost nekih uređaja. Stupanj zaštite uređaja s "zavisnom karakteristikom" u ovom slučaju je maksimalan, jer će se njihovo vrijeme odziva smanjiti s povećanjem faktora opterećenja u ovom trenutku. Stoga su ovakvi uređaji idealni za zaštitu od prekomjerne struje.

Da rezimiramo, možemo reći sljedeće. Za zaštitu odkratkog spoja, mora se odabrati uređaj za slobodno kretanje, 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 tokom normalnog pokretanja električnog uređaja.

Nedostaci različitih vrsta zaštitnih uređaja

Osigurači, koji su se ranije 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 na 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 vazdušnih tipova mašina, oni su savršeniji od osigurača, ali nisu bez nedostataka. Glavni problem upotrebe električnih zaštitnih uređaja je to što oni nisu selektivni u pogledu djelovanja. Ovo je posebno uočljivo ako se na mašini za podešavanje pojavi neregulisana struja prekida.

Postoje instalacione mašine kod kojih se zaštita od preopterećenja vrši pomoću termičkih okidača. Osetljivost injihovo kašnjenje je gore nego kod termalnih releja, ali istovremeno djeluju na sve tri faze odjednom. Što se tiče univerzalnih automatskih mašina za zaštitu, ovdje je još gore. To je opravdano činjenicom da su dostupna samo elektromagnetna oslobađanja.

Često se koriste magnetni starteri u kojima su ugrađeni termalni releji. Takva zaštitna oprema može zaštititi električni krug od struje preopterećenja u dvije faze. Ali budući da termalni releji imaju veliku inerciju, nisu u mogućnosti pružiti zaštitu od kratkih spojeva. Instaliranje zavojnice u starteru može pružiti zaštitu od podnapona.

Visokokvalitetna zaštita od struje preopterećenja i kratkog spoja može se obezbijediti samo indukcijskim relejima ili elektromagnetnim relejima. Međutim, oni mogu raditi samo preko uređaja za isključivanje, što kolo sa njihovom vezom čini komplikovanijim.

Sumirajući 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 sa osiguračima ili sa zračnim uređajima.
2. Ako je snaga elektromotora veća od 55 kW, tada se za njihovu zaštitu koriste elektromagnetski kontaktori sa vazdušnim vozilima ili zaštitni releji. Ovdje je vrlo važno zapamtiti da kontaktor neće dozvoliti prekid strujnog kruga ako dođe do kratkog spoja.

Prilikom odabira pravog uređaja veoma je važno izračunati zaštitni uređaji. Najvažnija formula je izračun nazivne struje motora, koji će vam omogućiti da odaberete zaštitni uređaj s odgovarajućim indikatorima. Formula izgleda ovako:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), gdje je:}

I_{n je nazivna 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 efikasnosti.

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

Razne vrste oštećenja zaštitne opreme

Glavna razlika između uređaja za zaštitu električnih kola 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 onemogućava zaštitnu opremu, postao je gluhi kratki spoj. Prilikom pojave ovakvog kratkog spoja, indikatori struje dostižu najveće vrijednosti.

Kada dođe do prekida strujnog kruga kada se pojavi takav problem, često se javlja električni luk, koji je u kratkom vremenskom periodu sasvim sposoban da uništi izolaciju i otopi metalne dijelove aparata.

Ako dođe do prevelike struje preopterećenja, to može uzrokovati pregrijavanje provodnih 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 pokretne ruke i pokretnog kontakta o zidove otvora za luk, kao i kratki spoj šipke za demagnetiziranje zavojnice na kućište. Često dolazi do previše habanja kontaktnih površina, klipova i pogonskih cilindara.

Popravka brzih mašina

Popravka bilo koje vrste brzih zaštitnih uređaja mora se izvršiti istim redoslijedom. Prekidač za velike brzine, ili BV, se puše čistim komprimovanim vazduhom pod pritiskom 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.

Direktna popravka uređaja se vrši na posebnom štandu za popravku. Lučni otvor se rastavlja, njegovi zidovi se čiste u specijalnoj mašini za sačmarenje, 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 otvora. Za neke uzorke indikator mora biti najmanje 5 MΩ, a za neke najmanje 10 MΩ.

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