Apsaugos įrenginiai: paskirtis, tipai, klasifikacija, specifikacijos, montavimas, veikimo ypatybės, nustatymai ir remontas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Apsaugos įrenginiai – tai įrenginiai, skirti apsaugoti elektros grandines, elektros įrangą, mašinas ir kitus mazgus nuo bet kokių grėsmių, trukdančių normaliam šių įrenginių veikimui, taip pat apsaugoti juos nuo perkrovų. Čia svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad jie turi būti sumontuoti teisingai, o operacija turi būti atliekama tiksliai pagal instrukcijas, kitaip patys apsaugos įtaisai gali sukelti įrangos gedimą, sprogimą, gaisrą ir kitus dalykus.

Pagrindiniai tvirtinimo reikalavimai

Kad įrenginys sėkmingai veiktų, jis turi atitikti šiuos reikalavimus:

• Apsaugos įtaisai jokiomis aplinkybėmis neturi viršyti jiems leidžiamos temperatūros esant normaliai elektros tinklo ar elektros įrangos apkrovai.
• Įrenginys neturėtų atjungti įrangos nuo maitinimo esant trumpalaikėms perkrovoms, kurios dažnai apima įsijungimo srovę, savaiminio paleidimo srovę ir kt.

Rinkdamiesi saugiklių jungtis, turite remtis vardine srove grandinės dalyje, kuri apsaugos šį įrenginį. Ši apsaugos įtaisų pasirinkimo taisyklė yra aktuali bet kuriuo atveju renkantis bet kokį apsaugos įrenginį. Taip pat svarbu suprasti, kad ilgai perkaitus apsauginės savybės žymiai sumažėja. Tai neigiamai veikia įrenginius, nes kritinės apkrovos metu jie, pavyzdžiui, gali tiesiog neišsijungti, o tai sukels avariją.

Apsaugos įrenginiai būtinai turi išjungti tinklą, kai šioje grandinėje atsiranda ilgalaikių perkrovų. Šiuo atveju reikia laikytis atvirkštinės priklausomybės nuo srovės poveikio laiko atžvilgiu.

Bet kokiu atveju apsaugos įtaisas turi atjungti grandinę pabaigoje, kai įvyksta trumpasis jungimas (trumpasis jungimas). Jei vienfazėje grandinėje įvyksta trumpasis jungimas, tada išjungimas turi įvykti tinkle su tvirtai įžeminta neutrale. Jei trumpasis jungimas įvyksta dviejų fazių grandinėje, tai tinkle su izoliuota neutrale.

Elektros grandinės apsaugos įtaisai turi I _{pr pertraukimo gebą. Šio parametro reikšmė turi atitikti trumpojo jungimo srovę, kuri gali atsirasti apsaugotos sekcijos pradžioje. Jei ši vertė yra mažesnė už maksimalią įmanomą trumpojo jungimo srovę, grandinės dalies atjungimo procesas gali visai neįvykti arba įvykti, bet su vėlavimu. Dėl to gali būti pažeisti ne tik prie šio tinklo prijungti įrenginiai, bet ir pats elektros grandinės apsaugos įrenginys. Dėl šios priežasties pertraukimo gebos koeficientas turi būtididesnė už didžiausią trumpojo jungimo srovę arba lygi jai.}

Lydžiojo tipo saugikliai

Šiandien yra keletas elektros tinklų apsaugos įrenginių, kurie yra labiausiai paplitę. Vienas iš šių įrenginių yra saugiklis. Šio tipo apsaugos įtaiso paskirtis yra apsaugoti tinklą nuo srovės tipo perkrovų ir trumpųjų jungimų.

Šiandien yra vienkartinių prietaisų, taip pat su keičiamais įdėklais. Tokie prietaisai gali būti naudojami tiek pramonės reikmėms, tiek kasdieniame gyvenime. Norėdami tai padaryti, yra įrenginių, kurie naudojami linijose iki 1 kV.

Be jų, pastotėse naudojami aukštos įtampos įrenginiai, kurių įtampa didesnė nei 1000 V. Tokio įrenginio pavyzdys gali būti 6/0, 4 kV pastočių pagalbinių transformatorių saugiklis.

Kadangi šių apsaugos įtaisų paskirtis yra apsaugoti nuo trumpojo jungimo ir srovės perkrovų, jie buvo plačiai naudojami. Be to, jie yra labai paprasti ir lengvai naudojami, jų pakeitimas taip pat greitas ir lengvas, be to, jie yra labai patikimi. Visa tai lėmė tai, kad tokie saugikliai naudojami labai dažnai.

Norėdami atsižvelgti į technines charakteristikas, galite paimti įrenginį PR-2. Priklausomai nuo vardinės srovės, šis įrenginys yra su šešių tipų kasetėmis, kurios skiriasi savo skersmeniu. Kiekvienos iš jų kasetėje gali būti įdėtas įdėklas, tikintis skirtingos vardinės srovės. Įpavyzdžiui, 15 A kasetėje gali būti sumontuotas ir 6 A, ir 10 A įdėklas.

Be šios charakteristikos, taip pat yra apatinės ir viršutinės tikrinimo srovės sąvoka. Kalbant apie mažesnę bandomosios srovės vertę, tai yra didžiausia srovės vertė, kurios tekėjimo metu grandinėje 1 valandą grandinės dalis nebus atjungta. Kalbant apie viršutinę vertę, tai yra mažiausias srovės koeficientas, kuris, tekėdamas grandinėje 1 valandą, išlydys įdėklą apsaugos ir valdymo aparate.

Grandinės pertraukikliai

Grandinės pertraukikliai atlieka tą patį vaidmenį kaip ir saugikliai, tačiau jų konstrukcija yra sudėtingesnė. Tačiau tai kompensuoja tai, kad jungiklius naudoti daug patogiau nei saugiklius. Pavyzdžiui, jei tinkle atsiranda trumpasis jungimas dėl izoliacijos senėjimo, jungiklis gali atjungti pažeistą elektros grandinės dalį nuo maitinimo. Tuo pačiu metu pats valdymo ir apsaugos aparatas yra gana lengvai atstatomas, po eksploatacijos jo nereikia keisti nauju, o po remonto darbų jis vėl gali patikimai apsaugoti savo valdomą grandinės atkarpą. Labai patogu naudoti tokio tipo jungiklius, jei reikia atlikti įprastus remonto darbus.

Kalbant apie šių prietaisų gamybą, pagrindinis rodiklis yra vardinė srovė, kuriai įrenginys yra suprojektuotas. Šiuo atžvilgiu yra didžiulis pasirinkimas, kuris leidžia išsirinkti tinkamiausią kiekvienai grandinei.prietaisas. Jei mes kalbame apie darbinę įtampą, tada jie, kaip ir saugikliai, skirstomi į du tipus: kurių įtampa yra iki 1 kV, ir aukštos įtampos, kurios darbinė įtampa viršija 1 kV. Čia svarbu pridurti, kad aukštos įtampos apsaugos įtaisai elektros įrangai ir elektros grandinėms gaminami vakuume, su inertinėmis dujomis arba alyva. Ši konstrukcija leidžia aukštesniu lygiu atjungti grandinę, kai atsiranda toks poreikis. Kitas svarbus skirtumas tarp grandinės pertraukiklių ir saugiklių yra tas, kad jie skirti veikti ne tik vienfazėse, bet ir trifazėse grandinėse.

Pavyzdžiui, įvykus trumpam jungimui su vieno iš elektros variklio laidininkų įžeminimo, grandinės pertraukiklis išjungs visas tris fazes, o ne vieną pažeistą. Tai reikšmingas ir esminis skirtumas, nes išjungus tik vieną fazę variklis toliau veiks dviem fazėmis. Šis veikimo režimas yra avarinis ir labai sutrumpina įrenginio eksploatavimo laiką ir netgi gali sukelti avarinį įrangos gedimą. Be to, automatinio tipo grandinės pertraukikliai gaminami taip, kad veiktų tiek su kintamąja, tiek su nuolatine įtampa.

Šiluminė ir srovės relė

Šiandien tarp elektros tinklų apsaugos įtaisų yra daug įvairių tipų relių.

Šiluminė relė yra vienas iš labiausiai paplitusių įrenginių, galinčių apsaugoti elektros variklius, šildytuvus ir bet kokius maitinimo įrenginius nuotokia problema kaip perkrovos srovė. Šio įrenginio veikimo principas yra labai paprastas, ir jis pagrįstas tuo, kad elektros srovė gali šildyti laidininką, kuriuo ji teka. Pagrindinė bet kurios šiluminės relės darbinė dalis yra bimetalinė plokštė. Kaitinama iki tam tikros temperatūros, ši plokštė sulinksta, todėl grandinėje nutrūksta elektros kontaktas. Natūralu, kad plokštės kaitinimas tęsis tol, kol pasieks kritinį tašką.

Be šiluminių, yra ir kitų tipų apsaugos įtaisų, pavyzdžiui, srovės relė, kuri valdo srovės kiekį tinkle. Taip pat yra įtampos relė, kuri reaguos į įtampos pasikeitimą tinkle ir diferencinės srovės relė. Paskutinis įrenginys yra nuotėkio srovės apsaugos įtaisas. Čia svarbu pažymėti, kad grandinės pertraukikliai, kaip ir saugikliai, negali reaguoti į srovės nuotėkį, nes ši vertė yra gana maža. Tačiau tuo pat metu šios vertės visiškai pakanka, kad būtų nužudytas asmuo, susilietus su prietaiso korpusu, kuriame įvyko toks gedimas.

Jei yra daug elektros prietaisų, kuriems reikia prijungti diferencinės srovės relę, tada dažnai naudojamos kombinuotos mašinos, kad būtų sumažintas maitinimo skydo dydis. Tokiais tapo įrenginiai, kuriuose jungiamas grandinės pertraukiklis ir diferencinės srovės relė – diferencinės apsaugos grandinės pertraukikliai, arba difautomatai. Naudojant tokius įrenginius, ne tik sumažinamas maitinimo skydo dydis, bet ir labai palengvinamas montavimo procesas.apsaugos prietaisus, o tai savo ruožtu daro juos ekonomiškesnius.

Šiluminės relės specifikacijos

Pagrindinė šiluminių relių charakteristika yra atsako laikas, kuris priklauso nuo apkrovos srovės. Kitaip tariant, ši charakteristika vadinama laiko srove. Jei atsižvelgsime į bendrą atvejį, tada prieš taikant apkrovą per relę tekės srovė I₀. Šiuo atveju bimetalinės plokštės šildymas bus q_{0. Tikrinant šią charakteristiką labai svarbu atsižvelgti į tai, iš kurios būsenos (perkaito ar š alta) įrenginys suveikia. Be to, tikrinant šiuos įrenginius labai svarbu atsiminti, kad plokštelė nėra termiškai stabili, kai atsiranda trumpojo jungimo srovė.}

Šiluminių relių pasirinkimas yra toks. Tokio apsauginio įtaiso vardinė srovė parenkama pagal vardinę elektros variklio apkrovą. Pasirinkta relės srovė turi būti 1, 2-1, 3 variklio vardinės srovės (apkrovos srovės). Kitaip tariant, toks įrenginys veiks, jei per 20 minučių apkrova bus nuo 20 iki 30%.

Labai svarbu suprasti, kad šiluminės relės veikimui didelę įtaką daro aplinkos oro temperatūra. Padidėjus aplinkos temperatūrai, šio įrenginio veikimo srovė sumažės. Jei šis indikatorius per daug skiriasi nuo vardinio, reikės arba papildomai sklandžiai reguliuoti relę,arba nusipirkti naują įrenginį, tačiau atsižvelgiant į faktinę aplinkos temperatūrą šio įrenginio darbo zonoje.

Norint sumažinti aplinkos temperatūros įtaką paėmimo srovės dydžiui, būtina įsigyti didesnės apkrovos relę. Kad šiltas prietaisas tinkamai veiktų, jį reikia įrengti toje pačioje patalpoje kaip ir valdomas objektas. Tačiau reikia atsiminti, kad relė reaguoja į temperatūrą, todėl ją statyti šalia koncentruotų šilumos š altinių draudžiama. Tokiais š altiniais laikomi katilai, šildymo š altiniai ir kitos panašios sistemos bei įrenginiai.

Pasirinkite įrenginius

Renkantis įrangą elektros imtuvams ir elektros tinklams apsaugoti, reikia remtis vardinėmis srovėmis, kurioms šie įrenginiai yra suprojektuoti, taip pat srove, tiekiančia tinklą, kuriame tokie įrenginiai bus montuojami.

Renkantis apsauginį įtaisą, labai svarbu nepamiršti tokių nenormalių veikimo režimų, kaip:

• fazinis trumpasis jungimas;
• fazės trumpinimas su korpusu;
• smarkus srovės padidėjimas, kurį gali sukelti neužbaigtas trumpasis jungimas arba proceso įrangos perkrova;
• visiškas išnykimas arba per daug sumažinta įtampa.

Kalbant apie apsaugą nuo trumpojo jungimo, ji turi būti taikoma visiems elektros imtuvams. Pagrindinis reikalavimas yra atjungti įrenginį nuo tinklo, kaitrumpasis jungimas turėtų būti kuo mažesnis. Renkantis apsauginius įtaisus taip pat svarbu žinoti, kad turi būti užtikrinta visa apsauga nuo viršsrovių, išskyrus kelis iš šių atvejų:

• kai elektros imtuvų perkrovimas dėl technologinių priežasčių yra tiesiog neįmanomas arba mažai tikėtinas;
• jei elektros variklio galia mažesnė nei 1 kW.

Be to, elektros apsaugos įtaisas gali neturėti apsaugos nuo perkrovos funkcijos, jei jis sumontuotas stebėti elektros variklį, kuris veikia su pertrūkiais arba su pertrūkiais. Išimtis yra bet kokių elektros prietaisų įrengimas patalpose, kuriose yra didelis gaisro pavojus. Tokiose patalpose apsauga nuo perkrovos turi būti įrengta visuose įrenginiuose be išimties.

Apsauga nuo per mažos įtampos turi būti nustatyta kai kuriais iš šių atvejų:

• elektriniams varikliams, kurių negalima įjungti visa įtampa;
• elektriniams varikliams, kurių savaiminis užvedimas neleidžiamas dėl daugelio technologinių priežasčių arba yra pavojingas darbuotojams;
• visiems kitiems elektros varikliams, kuriuos reikia išjungti, kad bendra visų prijungtų elektros imtuvų šiame tinkle galia būtų sumažinta iki priimtinos vertės.

Srovių įvairovė ir apsauginio įtaiso pasirinkimas

Pavojingiausia yra trumpojo jungimo srovė. Pagrindinis pavojus yra tai, kad ji yra daug didesnė už įprastą paleidimo srovę, taip pat jos vertė gali labai skirtis priklausomai nuo grandinės sekcijos, kurioje ji atsiranda. Taigi, tikrinant apsaugos įtaisą, kuris apsaugo grandinę nuo trumpojo jungimo, iškilus tokiai problemai, jis turi kuo greičiau atjungti grandinę. Tuo pačiu metu jis jokiu būdu neturėtų veikti, kai grandinėje atsiranda normali bet kurio elektros prietaiso paleidimo srovė.

Kalbant apie perkrovos srovę, čia viskas gana aišku. Tokia srovė laikoma bet kokia charakteristikos vertė, viršijanti vardinę elektros variklio srovę. Tačiau čia labai svarbu suprasti, kad ne kiekvieną kartą, kai atsiranda perkrovos srovė, apsauginis įtaisas turi atjungti grandinės kontaktus. Tai taip pat svarbu, nes kai kuriais atvejais yra leistina trumpalaikė tiek elektros variklio, tiek elektros tinklo perkrova. Čia verta pridurti, kad kuo trumpesnė apkrova, tuo didesnes vertes ji gali pasiekti. Remiantis tuo, tampa aišku, koks yra pagrindinis kai kurių įrenginių pranašumas. Įrenginių, turinčių „priklausomą charakteristiką“, apsaugos laipsnis šiuo atveju yra maksimalus, nes jų reakcijos laikas sumažės padidėjus apkrovos koeficientui šiuo metu. Todėl tokie įrenginiai idealiai tinka apsaugai nuo viršsrovių.

Apibendrinant galime pasakyti taip. Apsaugai nuotrumpasis jungimas, reikia pasirinkti laisvosios eigos įtaisą, kuris bus sukonfigūruotas taip, kad veiktų srove, kuri yra žymiai didesnė už pradinę vertę. Apsaugai nuo perkrovos, priešingai, apsaugos perjungimo įtaisas turi turėti inerciją, taip pat priklausomą charakteristiką. Jis turi būti parinktas taip, kad neveiktų įprasto elektros prietaiso paleidimo metu.

Įvairių tipų apsaugos priemonių trūkumai

Saugikliai, kurie anksčiau buvo plačiai naudojami kaip skirstomųjų įrenginių apsaugos įtaisai, turi šiuos trūkumus:

• gana ribota galimybė naudoti kaip apsaugą nuo viršsrovių, nes įsijungimo srovės derinimas yra gana sudėtingas;
• variklis ir toliau veiks dviem fazėmis, net jei trečiąją išjungs saugiklis, todėl variklis dažnai sugenda;
• tam tikrais atvejais išjungimo galios riba yra nepakankama;
• nėra galimybės greitai atkurti maitinimo po elektros tiekimo nutraukimo.

Kalbant apie mašinų oro tipus, jie yra tobulesni už saugiklius, tačiau jie nėra be trūkumų. Pagrindinė elektros apsaugos įtaisų naudojimo problema yra ta, kad jie nėra selektyvūs veikimo požiūriu. Tai ypač pastebima, jei nustatymo mašinoje atsiranda nereguliuojama išjungimo srovė.

Yra montavimo mašinų, kuriose apsauga nuo perkrovos atliekama naudojant terminius išjungiklius. Jautrumas irjų vėlavimas yra blogesnis nei šiluminių relių, tačiau tuo pačiu metu jie veikia visas tris fazes vienu metu. Kalbant apie universalias automatines apsaugos mašinas, čia dar blogiau. Tai pateisinama tuo, kad galimi tik elektromagnetiniai išleidimai.

Dažnai naudojami magnetiniai starteriai, kuriuose įmontuotos šiluminio tipo relės. Tokia apsauginė įranga gali apsaugoti elektros grandinę nuo perkrovos srovės dviem fazėmis. Tačiau kadangi šiluminės relės turi didelę inerciją, jos negali apsaugoti nuo trumpojo jungimo. Starteryje sumontavus laikymo ritę galima apsaugoti nuo per mažos įtampos.

Aukštos kokybės apsaugą nuo perkrovos srovės ir trumpojo jungimo gali užtikrinti tik indukcinės arba elektromagnetinės relės. Tačiau jie gali veikti tik per atjungiantį įrenginį, todėl jų prijungimo grandinė tampa sudėtingesnė.

Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau, galime padaryti šias dvi išvadas:

1. Elektriniams varikliams, kurių galia neviršija 55 kW, apsaugoti nuo perkrovos srovės dažniausiai naudojami magnetiniai starteriai su saugikliais arba su oro įtaisais.
2. Jei elektros variklio galia didesnė nei 55 kW, tada jiems apsaugoti naudojami elektromagnetiniai kontaktoriai su orlaiviais arba apsauginės relės. Čia labai svarbu atsiminti, kad kontaktorius neleis nutraukti grandinės, jei įvyktų trumpasis jungimas.

Renkantis tinkamą įrenginį, labai svarbu apskaičiuoti apsaugos įtaisus. Svarbiausia formulė yra variklio vardinės srovės apskaičiavimas, kuris leis jums pasirinkti apsaugos įtaisą su tinkamais indikatoriais. Formulė atrodo taip:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), kur:}

I_{n yra vardinė variklio srovė, kuri bus A;}

R_{motor yra variklio galia, pavaizduota kW;}

U_{n yra vardinė įtampa V;}

cos q yra aktyviosios galios koeficientas;

n yra efektyvumo koeficientas.

Žinodami šiuos duomenis galite lengvai apskaičiuoti vardinę variklio srovę ir lengvai pasirinkti tinkamą apsaugos įtaisą.

Apsaugos priemonių pažeidimai

Pagrindinis skirtumas tarp elektros grandinės apsaugos įtaisų ir kitų prietaisų yra tas, kad jie ne tik pašalina defektą, bet ir atjungia grandinę, jei charakteristikų vertės viršija tam tikras ribas. Pavojingiausia problema, kuri dažnai išjungia apsaugines priemones, tapo kurčias trumpasis jungimas. Įvykus tokiam trumpajam jungimui srovės indikatoriai pasiekia didžiausias reikšmes.

Kai atsiranda atvira grandinė, kai atsiranda tokia problema, dažnai susidaro elektros lankas, kuris per trumpą laiką gali sunaikinti izoliaciją ir išlydyti metalines aparato dalis.

Jei atsiranda per didelė perkrovos srovė, laidžios dalys gali perkaisti. Be to, yra mechaninių jėgų, kuriosžymiai padidina atskirų įrangos elementų susidėvėjimą, o tai kartais gali netgi sukelti įrenginio lūžimą.

Yra didelės spartos grandinės pertraukikliai, dėl kurių gali kilti tokių problemų, kaip judamosios rankos ir judamojo kontakto trynimas į lanko latako sieneles, taip pat išmagnetinimo ritės strypo sutrumpinimas su korpusu. Gana dažnai per daug susidėvi kontaktiniai paviršiai, stūmokliai ir pavaros cilindrai.

Sparčiųjų mašinų remontas

Bet kokio tipo didelio greičio apsaugos įtaiso remontas turi būti atliekamas ta pačia seka. Didelio greičio jungiklis arba BV pučiamas švariu suslėgtu oru, kurio slėgis ne didesnis kaip 300 kPa (3kgf/cm2). Po to prietaisas nušluostomas servetėlėmis. Tada turite pašalinti tokius elementus kaip lanko latakas, blokavimo įtaisas, pneumatinė pavara, judančio kontakto armatūra, indukcinis šuntas ir kt.

Tiesioginis įrenginio remontas atliekamas specialiame remonto stende. Lanko latakas išardomas, jo sienelės nuvalomos specialia šratinio srove, po to nušluostomos ir apžiūrimos. Viršutinėje šios kameros dalyje galima leisti drožles, jei jų matmenys neviršija 50x50 mm. Sienelės storis plyšimo vietose turi būti nuo 4 iki 8 mm. Būtina išmatuoti pasipriešinimą tarp lankinio latako ragų. Kai kurių pavyzdžių indikatorius turi būti ne mažesnis kaip 5 MΩ, o kai kurių – bent 10 MΩ.

Pažeista pertvara turi būti nupjautaviso jo ilgio. Visos panašios kirtimų vietos turi būti kruopščiai išvalytos. Po to klijuojami paviršiai sutepami lipniu tirpalu epoksidinės dervos pagrindu. Jei randami sulūžę ventiliatoriaus lakštai, jie pakeičiami. Jei yra sulenktų, juos reikia išlyginti ir grąžinti į eksploataciją. Taip pat yra lankinis latakas, kurį reikia išvalyti nuo nuosėdų ir išsilydymo, jei tokių yra.