Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей

Все существующие эксплуатируемые или вновь сооружаемые электрические сети должны быть обеспечены необходимыми и достаточными средствами защиты, прежде всего, от поражения электрическим током людей, работающих с этими сетями, участков цепей и электрооборудования от токов перегрузки, токов короткого замыкания, пиковых токов. Эти токи могут привести к повреждению как самих сетей, так и электроприборов, работающих в этих сетях.

Каждая трансформаторная подстанция, каждая воздушная линия, каждая кабельная линия и распределительные внутридомовые сети, каждый электроприёмник имеют аппараты защиты, обеспечивающие их бесперебойную и надежную работу.

Таких аппаратов на данный момент в мире имеется огромный выбор. Их можно подобрать по типу, по способу подключения, по параметрам защиты. Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей очень обширная группа и включает в себя такие аппараты как: плавкие вставки (предохранители), автоматические выключатели, разнообразные реле (токовые, тепловые, напряжения и т. п.).

Плавкие предохранители защищают участок цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий. Разделяются на одноразовые предохранители и предохранители со сменными вставками. Используются и в промышленности и в быту. Существуют предохранители работающие на напряжении до 1кВ и так же высоковольтные предохранители установленные, работающие на напряжении выше 1000В (например, плавкие предохранители на трансформаторах собственных нужд подстанций 6/0,4 кВ). Удобство в эксплуатации, простота конструкции и легкость при замене обеспечили предохранителям очень большую распространенность.

Подробнее про плавкие предохранители и их использование для защиты электроустановок смотрите здесь:

Автоматические выключатели играют ту же роль, что и предохранители. Только по сравнению с ними имеют более сложную конструкцию. Но при этом пользоваться автоматическими выключателями гораздо удобнее. В случае возникновении, например, короткого замыкания в сети в следствии старения изоляции, автоматический выключатель отключит от питания повреждённый участок. При этом сам легко восстанавливается, не требует замены на новый и после проведения ремонтных работ будет снова защищать свой участок сети. Так же пользоваться выключателями удобно при проведении каких либо регламентных ремонтных работ.

Производятся автоматические выключатели с широким спектром номинальных токов. Что позволяет подобрать нужный практически под любую задачу. Работают выключатели на напряжении до 1 кВ и на напряжении свыше 1кВ (высоковольтные выключатели).

Высоковольтные выключатели, для обеспечения чёткого расцепления контактов и предотвращения появления дуги производятся вакуумными, наполненными инертным газом или маслонаполненными.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели производятся как для однофазных так и для трехфазных сетей. То есть существуют одно-, двух-, трех-, четырехполюсные выключатели контролирующие три фазы трехфазной сети.

Например, при появлении короткого замыкания на землю одной из жил питающего кабеля электродвигателя автоматический выключатель отключит питание на всех трех, а не на одной поврежденной. Так как после исчезновения одной фазы электродвигатель продолжил бы работу на двух. Что не допустимо, так как является аварийным режимом работы и может привести к преждевременному выходу его из строя. Автоматические выключатели производятся для работы с постоянным и переменным напряжением.

Подробнее про автоматические выключатели смотрите здесь:

Про выключатели на напряжение выше 1000В:

Так же для защиты электрооборудования и электрических сетей разработано множество разнообразных реле. Под каждую задачу можно подобрать необходимое реле.

Как правило такие токи утечки весьма малы, и автоматические выключатели совместно с предохранителями на них не реагируют, но могут вызвать смертельное поражение человека при контакте его с корпусом неисправного прибора. При большом количестве электроприёмников требующих подключения через дифференциальное реле, для уменьшения габаритов силового щита, питающего эти электроприёмники, используют комбинированные автоматы.

Сочетающие в себе устройства автоматического выключателя и дифференциального реле (автоматы дифференциальной защиты или дифавтоматы). Часто использование таких комбинированных защитных устройств бывает весьма актуально. При этом снижаются габариты силового шкафа, облегчается монтаж и следовательно уменьшаются затраты на установку.

На основе реле на производстве собирают шкафы релейных защит. Сборные шкафы релейных защит обеспечивают стабильную работу потребителей разных категорий. Примером подобной защиты является собранный на базе реле и цифровых блоков защит автоматический ввод резерва (АВР). Надежный способ обеспечения потребителей резервным электроснабжением, при потере основного.

Для работы АВР необходимо наличие хотя бы двух источников питания. Для потребителей первой категории наличие устройства АВР является обязательным условием. Так как перебои в электроснабжении для этой категории потребителей может привести к опасности для жизни людей, нарушению технологических процессов, материальному ущербу.

Устройства защиты должны выбираться согласно параметрам потребителя, характеристике проводников, токов короткого замыкания, типа нагрузки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Устройство аппаратов защиты электроустановок

Предохранитель с плавкой вставкой

Данный вид электрического аппарата, относится к самым простым. Назначение плавкого предохранителя в защите электрической цепи от сверхтоков коротких замыканий и перегрузки.

Конструкция предохранителя очень проста. В корпусе предохранителя есть проволока их металла с маленьким удельным сопротивлением и низкой температурой плавления.

В рабочем режиме ток свободно протекает через плавкую вставку. При возникновении сверхтоков в цепи, температура проводника увеличивается и вставка расплавляется. Расплавление вставки приводит к отключению электропитания, и цепь переходит в безопасный режим.

При сверхтоках, в месте разрыва цепи, обычно, появляется электрическая дуга. Чтобы дугу погасить, вокруг плавкой вставки создается специальная камера, называемая, дугогасительной. В предохранителях больших токов, эту камеру наполняют кварцевым песком. В цепях малых токов песка в камере нет, а гашение дуги производится давлением газа.

Для подбора плавкого предохранителя используют следующие расчёты:

Больше информации в статье Плавкие предохранители: описание, назначение, типы.

Аппараты защиты электрооборудования на предприятиях общественного питания

Чрезмерные токи перегрузки и короткого замыкания в основном возникают в цепи, когда сопротивление ее оказывается намного меньше номинального сопротивления. Причинами этого могут быть повреждение электроизоляции, перегрузка двигателя. Под действием этих больших токов за короткое время может выделиться такое количество тепла, которое перегреет провода и электрооборудование выше критической для изоляции температуры. Если не обеспечить своевременное отключение электрической цепи, то произойдет воспламенение изоляции проводов и электрооборудования.

Для защиты электрооборудования от перегрузок применяются плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле защиты.

Плавкие предохранители (рис. 1-4) по своей конструкции подразделяются на резьбовые и трубчатые. Главной частью плавких предохранителей является плавкая вставка — металлическая проволока, или пластина меньшего сечения, чем сечение проводов. При токах короткого замыкания в пять и более раз превышающий номинальный ток в цепи, плавкая вставка мгновенно расплавляется. При этом электрическая цепь разрывается и прохождение тока к токопотребителям прекращается.

Автоматический выключатель (рис. 1-5). Автоматический выключатель служит для защиты электроцепи от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Он представляет собой пластмассовый корпус, внутри которого установлены подвижные и неподвижные контакты, а также три электромагнитных и три тепловых расцепителя. На крышке корпуса имеется две кнопки, одна черная — «Включено», красная — «Отключено». При коротком замыкании в цепи срабатывают электромагнитные расцепители. При длительных перегрузках в цепи срабатывают тепловые расцепители. Принцип действия тепловых реле защиты тот же, что и у автоматических выключателей с тепловыми расцепителями.

§8 Аппараты контроля и управления оборудования на предприятиях общественного питания

К аппаратам контроля относятся программные устройства, манометры, терморегуляторы, реле времени. Эти аппараты устанавливаются в электроплитах, электрожарочных шкафах, электропищеварочных котлах, печах СВЧ и других видах оборудования. Основными частями аппаратов контроля являются чувствительные элементы — датчики, воспринимающие изменение режима работы аппарата. Рабочий элемент воспринимает импульс чувствительного элемента и соответственно включает или отключает пусковое устройство данного оборудования.

Эл ектр о к онтактн ы й манометр (рис. 1-6) служит для контроля и автоматического поддержания давления в пароводяной рубашке пищеварительных котлов.

Он состоит из корпуса, трех стрелок с электроконтактами и шкалы определения давления в рубашке котла.

При включении котла в работу в его пароводяной рубашке возрастает давление и манометрическая стрелка перемещается по шкале, определяя давление в пароводяной рубашке котла. Но как только манометрическая стрелка совместится со стрелкой, заранее установленной на отметке, соответствующей предельно заданному давлению, произойдет автоматическое отключение нагревателей (тэнов) котла.

При остывании котла, давление в рубашке котла будет уменьшаться и манометрическая стрелка начнет перемещаться в обратном направлении. При совмещении ее со стрелкой, установленной на отметке минимального давления, нагреватели котла автоматически включаются в работу.

Для контроля, включения и регулирования электрических тепловых аппаратов (котлов, водонагревателей, кипятильников и т.д.) применяется станция управления.

Этот аппарат устанавливается в металлический ящик и укрепляется рядом на стене. Станция управления обеспечивает автоматическое регулирование работы котла, поддерживая заданный режим.

Станция управления для пищеварочных электрических котлов имеет:

— Распределительный щит, который служит для подключения станции к электросети.

— Магнитный пускатель включает и отключает 5 тэнов котла при помощи кнопочной станции с кнопками «Пуск», «Стоп».

— Плавкие предохранители пробочного типа, устанавливаются для защиты цепи управления от токов короткого замыкания.

— Конденсатор служит для защиты котла от «сухого хода».

— Сигнальные контрольные лампочки. Две красные и одна зеленая, которые контролируют режим работы котла и напряжение станции управления.

— Магнитный пускатель служит для включения и выключения одного тэна котла.

Например, для включения котла КПЭ-100 необходимо на общем электрощите включить электропитание котла, при этом загорается зеленая лампочка. При нажатии на кнопку «Пуск» включаются два магнитных пускателя, и ток через них поступает к шести тэнам котла. Загораются две красные лампочки, а зеленая не горит.

Через некоторое время магнитный пускатель разомкнет контакты цепи питания 5 тэнов и при этом погаснет вторая красная лампочка. В па-ро-водяной рубашке котла происходит понижение давления до заданного уровня при котором снова включается напряжение на тэны, и загорается вторая красная лампочка.

Если повар, обслуживающий данный электрический котел забыл проверить уровень воды в паро-водяной рубашке, и он оказался ниже уровня, то реле защиты «Сухого хода» разомкнет электрическую цепь питания и тэны не будут работать. Котел не нагревается, и красные лампочки не горят. Зеленая лампочка погаснет на станции управления, когда выключается на распределительном электрощите напряжения.

Контакторы

Название контактор, происходит от простого слова контакт. Контакторы предназначены для частого (!) дистанционного отключения/включение силовых электроцепей напряжением до 1000 Вольт.

В зависимости от привода различают следующие типы контакторов:

Конструкция контакторов включает следующие элементы:

В нормальном положении основные контакты могут быть:

Под нормальным положением, понимают положение основных контактов, при котором на втягивающую электромагнитную катушку не подается напряжение, а все механические защелки аппарата свободны.

Работа контакторов

Работу контакторов можно описать так:

Размещение аппаратов защиты электрических сетей

Аппараты защиты располагают в местах, где они будут легкодоступны для обслуживания, и не будут подвергаться механическим повреждениям.

В сетях с напряжением до 1000 В аппараты защиты устанавливаются в тех местах сети, где это требуется по условиям селективности или уменьшаются сечения проводников. Вместе с этим также необходимо учитывать и следующие факторы:

Похожие материалы:

Пускатели

Это вид контактора, который используется в сетях переменного тока. С его помощью, дистанционно, через кнопки управления, можно безопасно включать/отключать электропитание установок.

Рабочим узлом пускателя служит электромагнит. Он приводит в действие, обычно, 3-х полюсную контактную группу. Кроме основной контактной группы пускатели оборудованы группой вспомогательных контактов.

Выбор магнитных пускателей осуществляется по:

Статьи по теме: Ревизия электрощита своими руками

Онлайн журнал электрика

Аппараты защиты созданы для того, чтоб при возникновении аварийных режимов в работе электро приемников или электронных сетей автоматом отключить защищаемую электрическую цепь.

Аварийными режимами являются последующие:

1 — между фазное короткое замыкание,

2 – замыкание фазы на корпус,

3 – повышение тока в сети, вызванное перегрузкой технологи­ческого оборудования,

4 – исчезновение напряжения либо чрезмерное снижение напря­жения (которое вызывает опасное повышение потребляемого тока).

Во всех перечисленных случаях защитные аппараты должны предупредить возможность повреждения изоляции обмоток дви­гателя и поломок в механической части привода либо рабочей ма­шины, вовремя и накрепко отключив электроустановку.

Вместе с этим аппараты электронной защиты должны быть рассчитаны на долгое протекание через их наибольшего тока нагрузки и на краткосрочное действие пикового тока, ко­торый появляется при включении в сеть отдельных массивных электро­двигателей.

Различают наивысшую защиту, защиту от перегрузок и защиту малого напряжения (либо нулевую).

Наибольшей защитой именуется защита электропривода от токов недлинного замыкания и краткосрочной большой перезагрузки Этот вид защиты осуществляется электрическими расцепителями автоматических воздушных выключателей, плавкими предохранителями, также электрическими реле, включенными во вторичные цепи.

Защита от перегрузок электроустановок продолжительными токами, на 30—60% превосходящих номинальные токи, осуществляется с помощью термических реле либо реле наибольшего тока с выдерж­кой времени.

При очень значимом понижении напряжения, также при полном его исчезновении движок может тормознуть. Если после чего напряжение сети будет в один момент восстановлено, то произойдет самозапуск мотора, что в неких случаях может привести к суровым катастрофам и злосчастным случаям. Защита, срабатывающая при снижении напряжения в сети и тем исключающая возможность самозапуска (если он недопустим), осуществляется электрическими реле напряжения, магнитными пускателями и контакторами. Она именуется защитой минималь­ного напряжения.

Разглядим устройство неких аппаратов защиты:

автоматическийй воздушный выключа­тель (автомат) предназначен для автоматического размыкания и замыкания электронных цепей механически связанными раз­двигаемыми контактами. Автоматы производят также защиту цепей при разных аварийных режимах (куцее замыкание, перегрузка, исчезновение напряжения, недопустимое понижение

а) с термическими и электро­магнитными расцепителями;

б) только с термическими рас­цепителями, допускающими ре­гулировку тока срабатывания;

в) только с электромагнит­ными расцепителями;

г) без расцепителей.

Термическое реле защищает двигатель от перегрузок выше 20—30% от номинального значения тока, также от обрыва одной фазы питающей полосы, потому что в данном случае в 2-ух неповрежденных проводах величина тока оказывается выше номинальной.

Рис. 1 Принципная схема включения термического реле.

На рис. 1 приведена схема термического реле. Реле состоит из нагревательного элемента, к примеру спирали 1, биметаллической пластинки 2, состоящей из 2-ух полосок металла с разными коэффициентами линейного расширения. Нагревательный элемент врубается поочередно в силовую цепь мотора (на схеме ток I). Если движок не перегружается, то тепло, выделяемое нагревательным элементом, вызывает малозначительный извив би­металлической пластинки. При токах, превосходящих номинальные, биметаллическая пластинка очень греется и так из­гибается, что ее незакрепленный конец высвобождает рычаг 3; под действием пружины 4 рычаг 3, делая поворот против часовой стрелки, размыкает контакт 5. Контакт 5 врубается последова­тельно в цепь катушки контактора (на схеме ток i); при размыка­нии этого контакта происходит отключение контактора, который отключает движок от сети. После срабатывания реле возврат его в начальное положение осуществляется с помощью кнопки возврата (на схеме не показана).

Для правильного выбора защитных аппаратов следует знать их номинальные данные и защитные свойства.

Под номинальными данными защитных аппаратов понимают: систему тока (неизменный, переменный); наибольшее напряжение; больший ток, допустимый в критериях обычной эксплуата­ции и при маленьких замыканиях; режим работы (долгий, краткосрочный, повторно-кратковременный) и другие условия работы, для которых аппарат предназначен.

Под защитными чертами понимают продолжительность времени, в течение которого аппарат отключает токи перегрузки и токи недлинного замыкания разной величины. Защитные харак­теристики обычно изображают в виде кривых, где на горизон­тальной оси откладывают кратность тока перегрузки либо недлинного замыкания по отношению к номинальному току защитного элемен­та плавкой вставки, а на вертикальной оси — время отключения.

Реле задержки

Это электрические аппараты для создания временной задержки в срабатывании других электрических аппаратов цепи.

Это очень полезные электрические аппараты, которые обеспечивают временную выдержку для срабатывания 2-х и более аппаратов, а также, при необходимости, обеспечения их очерёдности срабатывания.

Реле задержки бывают:

Электромагнитные. Очень практичный тип реле, который не боятся ударов, вибраций, имеют отличную износоустойчивость. Они могут обеспечить 600-650 включений в час, с погрешностью задержки не более 10 %. Однако, на них можно установить задержку не более 10 секунд.

Полупроводниковые. Очень популярные реле из-за возможности выставить задержки срабатывания от 0,1 секунды до 100 часов.

Цифровые.

Тепловое реле

Этот электрический аппарат, защищает электрическое оборудование от перегрева из-за длительных, но незначительных перегрузках механики асинхронного двигателя.

Рабочий элемент аппарата биметаллическая пластина, состоящая из 2-х металлов с различными коэффициентами линейного расширения.

Ток, протекая через биметаллическую платину, нагревает её. В нормальном режиме этот нагрев не значителен. Повышение тока приводит к дополнительному нагреву пластины. Один металл пластины расширяется сильнее второго металла. Это приводит к резкому прогибу пластины. Прогиб пластины «щелкает» по контактной группе рели и ТР размыкает электрическую цепь.

В ТР могут использоваться дополнительные нагреватели биметаллической пластины.

Устройство аппаратов защиты электроустановок

Аппараты защиты предназначены для того, чтобы при возникновении аварийных режимов в работе электроприемников или электрических сетей автоматически отключить защищаемую электрическую цепь.

Устройство для защиты от замыканий.

Аварийными режимами являются следующие:

Во всех перечисленных случаях защитные аппараты должны предупредить возможность повреждения изоляции обмоток дви­гателя и поломок в механической части привода или рабочей ма­шины, своевременно и надежно отключив электроустановку.

Наряду с этим аппараты электрической защиты должны быть рассчитаны на длительное протекание через них максимального тока нагрузки и на кратковременное действие пикового тока, ко­торый возникает при включении в сеть отдельных мощных электро­двигателей.

Различают максимальную защиту, защиту от перегрузок и защиту минимального напряжения (или нулевую).

Максимальной защитой называется защита электропривода от токов короткого замыкания и кратковременной большой перезагрузки. Этот вид защиты осуществляется электромагнитными расцепителями автоматических воздушных выключателей, плавкими предохранителями, а также электромагнитными реле, включенными во вторичные цепи.

Рисунок. 1 Принципиальная схема включения теплового реле.

Защита от перегрузок электроустановок длительными токами, на 30—60% превышающих номинальные токи, осуществляется при помощи тепловых реле или реле максимального тока с выдерж­кой времени.

При очень значительном снижении напряжения, а также при полном его исчезновении двигатель может остановиться. Если после этого напряжение сети будет внезапно восстановлено, то произойдет самозапуск двигателя, что в некоторых случаях может привести к серьезным авариям и несчастным случаям. Защита, срабатывающая при понижении напряжения в сети и тем самым исключающая возможность самозапуска (если он недопустим), осуществляется электромагнитными реле напряжения, магнитными пускателями и контакторами. Она называется защитой минималь­ного напряжения.

Рассмотрим устройство некоторых аппаратов защиты.

Автоматический воздушный выключа­тель (автомат) предназначен для автоматического размыкания и замыкания электрических цепей механически связанными раз­двигаемыми контактами. Автоматы осуществляют также защиту цепей при различных аварийных режимах (короткое замыкание, перегрузка, исчезновение напряжения, недопустимое снижение напряжения и т. п.).

Тепловое реле защищает двигатель от перегрузок свыше 20—30% от номинального значения тока, а также от обрыва одной фазы питающей линии, так как в этом случае в двух неповрежденных проводах величина тока оказывается выше номинальной.

На рис. 1 приведена схема теплового реле. Реле состоит из нагревательного элемента, например спирали 1, биметаллической пластинки 2, состоящей из двух полосок металла с различными коэффициентами линейного расширения. Нагревательный элемент включается последовательно в силовую цепь двигателя (на схеме ток I). Если двигатель не перегружается, то тепло, выделяемое нагревательным элементом, вызывает незначительный изгиб би­металлической пластинки. При токах, превышающих номинальные данные, биметаллическая пластинка сильно нагревается и настолько из­гибается, что ее незакрепленный конец освобождает рычаг 3; под действием пружины 4 рычаг 3, поворачиваясь против часовой стрелки, размыкает контакт 5. Контакт 5 включается последова­тельно в цепь катушки контактора (на схеме ток i); при размыка­нии этого контакта происходит отключение контактора, который отключает двигатель от сети. После срабатывания реле возврат его в исходное положение осуществляется при помощи кнопки возврата (на схеме не показана).

Для правильного выбора защитных аппаратов необходимо знать их номинальные данные и защитные характеристики.

Под номинальными данными защитных аппаратов понимают: систему тока (постоянный, переменный); наибольшее напряжение; наибольший ток, допустимый в условиях нормальной эксплуата­ции и при коротких замыканиях; режим работы (длительный, кратковременный, повторно-кратковременный) и другие условия работы, для которых аппарат предназначен.

Под защитными характеристиками понимают длительность времени, в течение которого аппарат отключает токи перегрузки и токи короткого замыкания разной величины. Защитные харак­теристики обычно изображают в виде кривых, где на горизон­тальной оси откладывают кратность тока перегрузки или короткого замыкания по отношению к номинальному току защитного элемен­та плавкой вставки, а на вертикальной оси — время отключения.

Источник