Védőeszközök: cél, típusok, osztályozás, műszaki adatok, telepítés, működési jellemzők, beállítások és javítás

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

A védőeszközök olyan eszközök, amelyeket arra terveztek, hogy megvédjék az elektromos áramköröket, elektromos berendezéseket, gépeket és egyéb egységeket minden olyan fenyegetéstől, amely zavarja ezen eszközök normál működését, valamint megvédi őket a túlterheléstől. Itt fontos megjegyezni, hogy azokat helyesen kell felszerelni, és a műveletet pontosan az utasításoknak megfelelően kell végrehajtani, ellenkező esetben maguk a védelmi eszközök berendezés meghibásodását, robbanást, tüzet és egyéb dolgokat okozhatnak.

A berendezés alapkövetelményei

A készülék sikeres működéséhez a következő követelményeknek kell megfelelnie:

• A védőeszközök semmilyen körülmények között sem léphetik túl a számukra megengedett hőmérsékletet az elektromos hálózat vagy az elektromos berendezés normál terhelése mellett.
• A készüléknek nem szabad leválasztania a berendezést az áramellátásról rövid távú túlterhelés esetén, amely gyakran magában foglal bekapcsolási áramot, önindító áramot stb.

A biztosítékcsatlakozók kiválasztásakor az áramkör azon részének névleges áramára kell alapoznia, amely ezt a készüléket védi. A védelmi eszközök kiválasztásának ez a szabálya minden esetben releváns bármilyen védelmi eszköz kiválasztásakor. Azt is fontos megérteni, hogy hosszan tartó túlmelegedés esetén a védő tulajdonságok jelentősen csökkennek. Ez negatívan érinti az eszközöket, mivel a kritikus terhelés pillanatában például egyszerűen nem kapcsolhatnak ki, ami balesethez vezet.

A védelmi eszközöknek szükségszerűen ki kell kapcsolniuk a hálózatot, ha hosszan tartó túlterhelés lép fel ezen az áramkörön belül. Ebben az esetben az áramtól való fordított függést kell figyelembe venni az expozíciós idő függvényében.

Mindenesetre a védőeszköznek le kell választania az áramkört a végén, amikor rövidzárlat (rövidzárlat) lép fel. Ha rövidzárlat lép fel egyfázisú áramkörben, akkor a leállásnak szilárdan földelt nullával rendelkező hálózatban kell megtörténnie. Ha rövidzárlat következik be egy kétfázisú áramkörben, akkor egy leválasztott nullával rendelkező hálózatban.

Az áramkör-védő eszközök I _{pr megszakítóképességgel rendelkeznek. A paraméter értékének meg kell felelnie a védett szakasz elején előforduló rövidzárlati áramnak. Ha ez az érték kisebb, mint a maximális lehetséges rövidzárlati áram, akkor előfordulhat, hogy az áramkör egy szakaszának leválasztása egyáltalán nem történik meg, vagy csak késéssel fordulhat elő. Emiatt nem csak az ehhez a hálózathoz csatlakoztatott eszközök sérülhetnek meg, hanem maga az elektromos áramkör-védő berendezés is. Emiatt a megszakítóképességi tényezőnek kell lennienagyobb vagy egyenlő, mint a maximális zárlati áram.}

Olvadóbiztosítékok

Ma már számos eszköz létezik az elektromos hálózatok védelmére, ezek a legelterjedtebbek. Az egyik ilyen eszköz egy biztosíték. Az ilyen típusú védelmi eszközök célja, hogy megvédjék a hálózatot az áram típusú túlterhelésektől és rövidzárlatoktól.

Ma már léteznek eldobható eszközök, valamint cserélhető betétekkel. Az ilyen eszközök mind ipari igényekben, mind a mindennapi életben használhatók. Ehhez vannak olyan eszközök, amelyeket legfeljebb 1 kV-os vezetékekben használnak.

Ezeken kívül vannak olyan nagyfeszültségű eszközök is, amelyeket olyan alállomásokon használnak, amelyek feszültsége meghaladja az 1000 V-ot. Ilyen eszköz lehet például a 6/0, 4 kV-os alállomások segédtranszformátorainak biztosítéka.

Mivel ezeknek a védelmi eszközöknek a célja a rövidzárlat és az áram túlterhelés elleni védelem, széles körben használják őket. Emellett nagyon egyszerűek és könnyen kezelhetők, cseréjük is gyors és egyszerű, és önmagukban is nagyon megbízhatóak. Mindez oda vezetett, hogy nagyon gyakran használnak ilyen biztosítékokat.

A műszaki jellemzők figyelembevételéhez használhatja a PR-2 készüléket. A névleges áramerősségtől függően ez a készülék hatféle patronnal kapható, amelyek átmérőjükben különböznek egymástól. Mindegyik kazettájába egy-egy betétet lehet beépíteni, eltérő névleges áramerősség elvárásával. Nak nekpéldául egy 15 A-es kazetta 6 A-es és 10 A-es betéttel is felszerelhető.

Ezen a jellemzőn kívül létezik még az alsó és felső tesztáram fogalma. Ami a tesztáram alsó értékét illeti, ez az áram maximális értéke, amelynek az áramkörben 1 órán át történő áramlása során az áramköri szakasz nem lesz leválasztva. Ami a felső értéket illeti, ez az a minimális áramtényező, amely 1 órán keresztül az áramkörben megolvasztja a betétet a védő- és vezérlőberendezésben.

Megszakítók

A megszakítók ugyanazt a szerepet töltik be, mint a biztosítékok, de a kialakításuk bonyolultabb. Ezt azonban ellensúlyozza, hogy a kapcsolók használata sokkal kényelmesebb, mint a biztosítékok. Például, ha a hálózatban rövidzárlat jelenik meg a szigetelés elöregedése miatt, akkor a kapcsoló képes leválasztani az elektromos áramkör sérült részét az áramellátásról. Ugyanakkor maga a vezérlő- és védőberendezés meglehetősen könnyen helyreállítható, működés után nem szükséges újjal cserélni, és a javítási munkák után ismét megbízhatóan védi az áramkör irányítása alatt álló szakaszát. Nagyon kényelmes az ilyen kapcsolók használata, ha rutinjavításra van szükség.

Ami ezeknek az eszközöknek a gyártását illeti, a fő mutató az a névleges áram, amelyre az eszközt tervezték. Ebben a tekintetben óriási a választék, amely lehetővé teszi az egyes láncokhoz legmegfelelőbb kiválasztását.eszköz. Ha az üzemi feszültségről beszélünk, akkor ezek, mint a biztosítékok, két típusra oszthatók: legfeljebb 1 kV feszültségű és 1 kV feletti üzemi feszültségű nagyfeszültségűek. Itt fontos hozzátenni, hogy az elektromos berendezések és elektromos áramkörök nagyfeszültségű védőberendezései vákuumban, inert gázzal vagy olajjal töltve készülnek. Ez a kialakítás magasabb szinten teszi lehetővé az áramkör lekapcsolását, ha erre szükség van. Egy másik jelentős különbség a megszakítók és a biztosítékok között, hogy nem csak egyfázisú, hanem háromfázisú áramkörökben is működnek.

Például, ha egy villanymotor egyik vezetőjének testzárlata következik be, a megszakító mindhárom fázist kikapcsolja, nem pedig egy sérültet. Ez lényeges és kulcsfontosságú különbség, mert ha csak egy fázist kapcsolunk ki, a motor két fázison fog tovább működni. Ez az üzemmód vészhelyzet, és nagymértékben lerövidíti a készülék élettartamát, sőt a berendezés vészhelyzeti meghibásodásához is vezethet. Ezenkívül az automatikus típusú megszakítókat úgy gyártják, hogy AC és DC feszültséggel is működjenek.

Hő- és áramrelé

Ma már sokféle típusú relé létezik az elektromos hálózatvédelmi eszközök között.

A hőrelé az egyik legelterjedtebb eszköz, amely képes megvédeni az elektromos motorokat, fűtőtesteket és bármilyen áramforrástprobléma, például túlterhelési áram. Ennek az eszköznek a működési elve nagyon egyszerű, és azon a tényen alapul, hogy az elektromos áram képes felmelegíteni azt a vezetőt, amelyen keresztül áramlik. Minden hőrelé fő munkarésze egy bimetál lemez. Ha egy bizonyos hőmérsékletre melegítjük, ez a lemez meghajlik, ami megszakítja az elektromos érintkezést az áramkörben. Természetesen a lemez melegítése addig folytatódik, amíg el nem éri a kritikus pontot.

A termikus védelem mellett más típusú védelmi eszközök is léteznek, például egy áramrelé, amely szabályozza a hálózat áramerősségét. Van még egy feszültségrelé, amely reagál a hálózat feszültségváltozására, és egy differenciáláram relé. Az utolsó eszköz egy szivárgási áramvédő berendezés. Itt fontos megjegyezni, hogy a megszakítók, mint a biztosítékok, nem tudnak reagálni az áramszivárgás előfordulására, mivel ez az érték meglehetősen kicsi. Ugyanakkor ez az érték elég ahhoz, hogy egy ilyen meghibásodásnak kitett eszköz házával érintkező személyt megöljön.

Ha sok elektromos készülék van, amelyekhez differenciáláram-relét kell csatlakoztatni, akkor gyakran kombinált gépeket használnak a teljesítménypajzs méretének csökkentésére. Ilyen eszközökké váltak azok az eszközök, amelyek egy megszakítót és egy differenciáláram-relét egyesítenek – a differenciálvédelmi megszakítókat vagy difautomatákat. Az ilyen eszközök használatakor nemcsak a teljesítménypajzs mérete csökken, hanem a telepítési folyamat is nagyban megkönnyíti.védőberendezést, ami viszont gazdaságosabbá teszi őket.

Hőrelé specifikációi

A hőrelék fő jellemzője a válaszidő, amely a terhelési áramtól függ. Más szavakkal, ezt a jellemzőt időáramnak nevezik. Ha az általános esetet vesszük, akkor a terhelés alkalmazása előtt az I₀ áram folyik át a relén. Ebben az esetben a bimetál lemez melegítése q_{0 lesz. Ennek a jellemzőnek az ellenőrzésekor nagyon fontos figyelembe venni, hogy a készülék melyik állapotból (túlmelegedett vagy hideg) vált ki. Ezen túlmenően ezeknek az eszközöknek az ellenőrzésekor nagyon fontos megjegyezni, hogy a lemez nem termikusan stabil, ha rövidzárlati áram lép fel.}

A hőrelék kiválasztása a következő. Az ilyen védőeszköz névleges áramát az elektromos motor névleges terhelése alapján választják ki. A kiválasztott reléáramnak a motor névleges áramának (terhelési áram) 1, 2-1, 3-ának kell lennie. Más szavakkal, egy ilyen eszköz akkor működik, ha 20 percen belül a terhelés 20-30%.

Nagyon fontos megérteni, hogy a hőrelé működését jelentősen befolyásolja a környezeti levegő hőmérséklete. A környezeti hőmérséklet növekedése miatt ennek a készüléknek az üzemi árama csökken. Ha ez a mutató túlságosan eltér a névlegestől, akkor a relé további sima beállítását kell elvégezni,vagy vásároljon új készüléket, de figyelembe véve a tényleges környezeti hőmérsékletet az egység munkaterületén.

A környezeti hőmérséklet hatásának csökkentése érdekében nagyobb terhelési besorolású relét kell vásárolni. A meleg készülék megfelelő működése érdekében a vezérelt tárggyal egy helyiségben kell elhelyezni. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a relé reagál a hőmérsékletre, ezért tilos koncentrált hőforrások közelébe helyezni. A kazánok, fűtőforrások és más hasonló rendszerek és berendezések ilyen forrásnak minősülnek.

Eszközök kiválasztása

Az elektromos vevőkészülékek és elektromos hálózatok védelmére szolgáló berendezések kiválasztásakor figyelembe kell venni azokat a névleges áramerősségeket, amelyekre ezeket az eszközöket tervezték, valamint azt az áramerősséget, amely azt a hálózatot táplálja, ahol az ilyen egységeket telepítik.

A védőeszköz kiválasztásakor nagyon fontos szem előtt tartani az olyan rendellenes működési módok előfordulását, mint:

• fázisok közötti rövidzárlatok;
• fáziszárlat a tokba;
• erős áramnövekedés, amelyet hiányos rövidzárlat vagy a technológiai berendezések túlterhelése okozhat;
• teljes eltűnés vagy túlzott feszültségcsökkenés.

A rövidzárlat elleni védelmet minden elektromos vevőkészüléknél el kell végezni. A fő követelmény az, hogy amikor az eszközt le kell választani a hálózatróla rövidzárlat előfordulásának a lehető legkisebbnek kell lennie. A védőeszközök kiválasztásakor fontos tudni, hogy teljes túláramvédelemről gondoskodni kell, kivéve néhány esetet az alábbi esetek közül:

• ha az elektromos vevőkészülékek technológiai okokból történő túlterhelése egyszerűen lehetetlen vagy valószínűtlen;
• ha a villanymotor teljesítménye kisebb, mint 1 kW.

Ezen túlmenően előfordulhat, hogy egy elektromos védelmi berendezés nem rendelkezik túlterhelés elleni védelmi funkcióval, ha egy szakaszos vagy szakaszos üzemmódban működő villanymotor felügyeletére van felszerelve. Kivételt képez az elektromos készülékek magas tűzveszélyes helyiségekbe történő beszerelése. Az ilyen helyiségekben kivétel nélkül minden készüléken túlterhelés elleni védelmet kell felszerelni.

Az alacsony feszültségvédelmet be kell állítani a következő esetekben:

• elektromos motorokhoz, amelyeket nem lehet teljes feszültséggel bekapcsolni;
• villanymotorokhoz, ahol az önindítás számos technológiai ok miatt nem megengedett, vagy veszélyes az alkalmazottakra;
• minden más villanymotorhoz, amelyet ki kell kapcsolni, hogy a hálózaton lévő összes csatlakoztatott elektromos vevő teljes teljesítménye elfogadható értékre csökkenjen.

Változatos áramok és védőeszközök kiválasztása

A legveszélyesebb a rövidzárlati áram. A fő veszély az, hogy jóval nagyobb, mint a normál indítóáram, és az értéke is erősen változhat attól függően, hogy az áramkör melyik szakaszán fordul elő. Így az áramkört rövidzárlattól védő védelmi berendezés ellenőrzésekor a lehető leggyorsabban le kell választani az áramkört, ha ilyen probléma jelentkezik. Ugyanakkor semmi esetre sem szabad működnie, ha bármely elektromos eszköz indítóáramának normál értéke van az áramkörben.

A túlterhelési áramot illetően itt minden elég világos. Ilyen áramnak tekintjük a karakterisztika bármely olyan értékét, amely meghaladja az elektromos motor névleges áramát. De itt nagyon fontos megérteni, hogy nem minden alkalommal, amikor túlterhelési áram lép fel, a védőeszköznek le kell választania az áramkör érintkezőit. Ez azért is fontos, mert bizonyos esetekben megengedhető mind a villanymotor, mind az elektromos hálózat rövid távú túlterhelése. Itt érdemes hozzátenni, hogy minél rövidebb a terhelés, annál nagyobb értékeket érhet el. Ez alapján kiderül, mi a fő előnye egyes készülékeknek. A "függő karakterisztikával" rendelkező eszközök védelmi foka ebben az esetben a maximális, mivel válaszidejük a terhelési tényező növekedésével ebben a pillanatban csökken. Ezért az ilyen eszközök ideálisak túláramvédelemre.

Összefoglalva a következőket mondhatjuk. elleni védelemrerövidzárlat esetén szabadonfutó eszközt kell választani, amely úgy van beállítva, hogy a kiindulási értéknél lényegesen nagyobb áramerősséget működtessen. A túlterhelés elleni védelemhez éppen ellenkezőleg, a védelmi kapcsolókészüléknek tehetetlenségi nyomatékkal, valamint függő karakterisztikával kell rendelkeznie. Úgy kell kiválasztani, hogy az elektromos készülék normál indítása során ne működjön.

A különböző típusú védőeszközök hátrányai

A korábban széles körben használt kapcsolóberendezés-védelmi eszközök biztosítékainak a következő hátrányai vannak:

• meglehetősen korlátozott a túláramvédelemként való használat lehetősége, mivel a bekapcsolási áram dehangolása meglehetősen nehéz;
• a motor továbbra is két fázison fog működni, még akkor is, ha a harmadikat egy biztosíték levágja, ami miatt a motor gyakran meghibásodik;
• bizonyos esetekben a kikapcsolási teljesítménykorlát nem elegendő;
• nem lehet gyorsan visszaállítani az áramellátást áramkimaradás után.

Ami a levegő típusú gépeket illeti, ezek tökéletesebbek, mint a biztosítékok, de nem mentesek a hátrányoktól. Az elektromos védelmi eszközök használatának fő problémája az, hogy működésük szempontjából nem szelektívek. Ez különösen akkor észrevehető, ha a beállító gépen szabályozatlan vágóáram lép fel.

Léteznek olyan telepítőgépek, amelyekben a túlterhelés elleni védelmet hőkioldókkal végzik. Érzékenység éskésleltetésük rosszabb, mint a termikus reléké, ugyanakkor mindhárom fázisra egyszerre hatnak. Ami az univerzális védelmi automatákat illeti, itt még rosszabb. Ezt az a tény indokolja, hogy csak elektromágneses kioldók állnak rendelkezésre.

Gyakran használnak mágneses indítókat, amelyekbe termikus típusú reléket építenek be. Az ilyen védőberendezések két fázisban képesek megvédeni az elektromos áramkört a túlterheléstől. De mivel a termikus relék nagy tehetetlenséggel rendelkeznek, nem képesek védelmet nyújtani a rövidzárlat ellen. A tartótekercs beszerelése az önindítóba alacsony feszültség elleni védelmet biztosíthat.

A túlterhelési áram és a rövidzárlat elleni kiváló minőségű védelmet csak indukciós relék vagy elektromágneses relék biztosítják. Ezek azonban csak leválasztó eszközön keresztül működhetnek, ami bonyolultabbá teszi az áramkört a csatlakozásukkal.

A fentieket összegezve a következő két következtetést vonhatjuk le:

1. Az 55 kW-ot meg nem haladó villanymotorok túlterhelés elleni védelmére leggyakrabban mágneses indítókat használnak biztosítékokkal vagy levegővel.
2. Ha az elektromos motor teljesítménye meghaladja az 55 kW-ot, akkor ezek védelmére légi járművek elektromágneses kontaktorait vagy védőreléket használnak. Itt nagyon fontos megjegyezni, hogy a mágneskapcsoló nem engedi megszakadni az áramkört, ha rövidzárlat lép fel.

A megfelelő készülék kiválasztásakor nagyon fontos a védelmi eszközök kiszámítása. A legfontosabb képlet a motor névleges áramának kiszámítása, amely lehetővé teszi a megfelelő indikátorokkal rendelkező védelmi eszköz kiválasztását. A képlet így néz ki:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), ahol:}

I_{n a motor névleges árama, amely A-ban lesz;}

R_{motor a motor teljesítménye, amelyet kW-ban adunk meg;}

U_{n a névleges feszültség V-ban;}

cos q az aktív teljesítménytényező;

n a hatékonysági tényező.

Ezen adatok ismeretében könnyen kiszámíthatja a motor névleges áramát, majd egyszerűen kiválaszthatja a megfelelő védelmi eszközt.

A védőfelszerelések különböző károsodásai

A fő különbség az elektromos áramkör-védő eszközök és az egyéb eszközök között az, hogy nem csak a hibát javítják ki, hanem le is választják az áramkört, ha a jellemző értékek túllépnek bizonyos határokat. A legveszélyesebb probléma, amely gyakran letiltja a védőfelszerelést, a süket rövidzárlat lett. Ilyen rövidzárlat esetén az áramjelzők a legmagasabb értéket érik el.

Amikor szakadás lép fel ilyen probléma esetén, gyakran elektromos ív keletkezik, amely rövid időn belül képes tönkretenni a szigetelést és megolvasztani a készülék fém részeit.

Ha túl nagy túlterhelési áram lép fel, az a vezető részek túlmelegedését okozhatja. Ezen kívül vannak olyan mechanikai erők, amelyekjelentősen megnöveli a berendezés egyes elemeinek kopását, ami esetenként akár a készülék töréséhez is vezethet.

Léteznek olyan nagy sebességű megszakítók, amelyek hajlamosak olyan problémákra, mint a mozgatható kar és a mozgatható érintkező súrlódása az ívkifolyó falaihoz, valamint a lemágnesező tekercs rúdjának rövidre zárása a házzal. Gyakran előfordul, hogy az érintkezési felületek, a dugattyúk és a hajtóhengerek túlzottan kopnak.

Nagy sebességű gépek javítása

Bármilyen típusú nagysebességű védelmi berendezés javítását ugyanabban a sorrendben kell elvégezni. A nagy sebességű kapcsolót vagy BV-t tiszta sűrített levegővel fújják, legfeljebb 300 kPa nyomáson (3kgf/cm2). Ezt követően a készüléket szalvétával töröljük le. Ezután el kell távolítania az olyan elemeket, mint az íves csúszda, a blokkolóeszköz, a pneumatikus működtető, a mozgó érintkező-armatúra, az induktív sönt és mások.

A készülék közvetlen javítása egy speciális javítóállványon történik. Az íves csúszda szétszedve, falait speciális szemcseszórásos gépben megtisztítják, majd letörlik és átvizsgálják. Ennek a kamrának a felső részében forgács megengedett, ha mérete nem haladja meg az 50x50 mm-t. A falvastagság a szakadási pontokon 4-8 mm legyen. Meg kell mérni az ellenállást az íves csúszda szarvai között. Egyes minták esetében az indikátornak legalább 5 MΩ-nak, néhánynál pedig legalább 10 MΩ-nak kell lennie.

A sérült partíciót le kell vágniteljes hosszában. Minden hasonló kivágási helyet gondosan meg kell tisztítani. Ezt követően a ragasztandó felületeket epoxigyanta alapú ragasztóoldattal kenjük be. Ha törött ventilátorlapokat találnak, azokat ki kell cserélni. Ha elhajlottak, ki kell egyenlíteni és újra üzembe helyezni. Van egy íves csúszda is, amelyet meg kell tisztítani a lerakódásoktól és az olvadástól, ha van ilyen.