Beskyttelsesenheder: formål, typer, klassificering, specifikationer, installation, funktioner, betjening, indstillinger og reparation

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 13:52

Beskyttelsesenheder er enheder, der er designet til at beskytte elektriske kredsløb, elektrisk udstyr, maskiner og andre enheder mod eventuelle trusler, der forstyrrer den normale drift af disse enheder, samt at beskytte dem mod overbelastning. Det er her vigtigt at bemærke, at de skal monteres korrekt, og betjeningen skal udføres nøjagtigt i overensstemmelse med instruktionerne, ellers kan selve beskyttelsesanordningerne forårsage udstyrsfejl, eksplosion, brand og andre ting.

Grundlæggende opstillingskrav

For at enheden kan fungere korrekt, skal den opfylde følgende krav:

• Beskyttelsesanordninger må under ingen omstændigheder have lov til at overstige den tilladte temperatur for dem under normal belastning af det elektriske netværk eller elektrisk udstyr.
• Enheden bør ikke afbryde udstyret fra strømmen under kortvarige overbelastninger, som ofte inkluderer startstrøm, selvstartende strøm osv.

Når du vælger sikringsforbindelser, skal du være baseret på den nominelle strøm i den del af kredsløbet, der skal beskytte denne enhed. Denne regel for valg af beskyttelsesanordninger er under alle omstændigheder relevant, når du vælger enhver enhed til beskyttelse. Det er også vigtigt at forstå, at med langvarig overophedning reduceres de beskyttende kvaliteter betydeligt. Dette påvirker enhederne negativt, da de i øjeblikket med kritisk belastning for eksempel ikke kan slukke, hvilket vil føre til en ulykke.

Beskyttelsesenheder skal nødvendigvis slukke for netværket, når der opstår langvarige overbelastninger i dette kredsløb. I dette tilfælde skal den omvendte afhængighed af strømmen med hensyn til eksponeringstiden overholdes.

Under alle omstændigheder skal beskyttelsesanordningen afbryde kredsløbet til sidst, når der opstår en kortslutning (kortslutning). Hvis der opstår en kortslutning i et enfaset kredsløb, skal afbrydelsen ske i et netværk med en solid jordet nul. Hvis der opstår en kortslutning i et tofaset kredsløb, så i et netværk med isoleret nul.

Beskyttelsesenheder til elektriske kredsløb har en brudkapacitet I _{pr. Værdien af denne parameter skal svare til den kortslutningsstrøm, der kan forekomme i begyndelsen af den beskyttede sektion. Hvis denne værdi er lavere end den maksim alt mulige kortslutningsstrøm, kan processen med at afbryde en sektion af kredsløbet slet ikke forekomme eller forekomme, men med en forsinkelse. På grund af dette kan ikke kun de enheder, der er tilsluttet dette netværk, blive beskadiget, men også selve den elektriske kredsløbsbeskyttelse. Af denne grund skal brudkapacitetsfaktoren værestørre end eller lig med den maksimale kortslutningsstrøm.}

Fusible Type Sikringer

I dag er der flere enheder til beskyttelse af elektriske netværk, som er de mest almindelige. En af disse enheder er en sikring. Formålet med denne type beskyttelsesenhed er, at den beskytter netværket mod strømlignende overbelastninger og kortslutninger.

I dag er der engangsenheder, såvel som med udskiftelige indsatser. Sådanne enheder kan bruges både i industrielle behov og i hverdagen. For at gøre dette er der enheder, der bruges i linjer op til 1 kV.

Udover dem er der højspændingsenheder, der anvendes i transformerstationer, hvis spænding er mere end 1000 V. Et eksempel på en sådan enhed kan være en sikring på hjælpetransformere til understationer med 6/0, 4 kV.

Da formålet med disse beskyttelsesanordninger er at beskytte mod kortslutninger og strømoverbelastninger, er de blevet brugt meget. Derudover er de meget enkle og nemme at bruge, deres udskiftning er også hurtig og nem, og de er meget pålidelige i sig selv. Alt dette har ført til, at sådanne sikringer bruges meget ofte.

For at overveje de tekniske egenskaber kan du tage enheden PR-2. Afhængigt af den nominelle strøm er denne enhed tilgængelig med seks typer patroner, som er forskellige i deres diameter. I patronen på hver af dem kan en indsats installeres med forventning om en anden mærkestrøm. Tilf.eks. kan en 15 A patron monteres med både en 6 A og en 10 A indsats.

Ud over denne egenskab er der også konceptet med nedre og øvre teststrøm. Hvad angår den nedre værdi af teststrømmen, er dette den maksimale værdi af strømmen, under hvis flow i kredsløbet i 1 time vil kredsløbssektionen ikke blive afbrudt. Hvad angår den øvre værdi, er dette den mindste strømkoefficient, der, når den flyder i 1 time i kredsløbet, vil smelte indsatsen i beskyttelses- og kontrolapparatet.

Circuitafbrydere

Circuitafbrydere spiller samme rolle som sikringer, men deres design er mere komplekst. Dette opvejes dog af, at kontakter er meget mere bekvemme at bruge end sikringer. For eksempel, hvis der opstår en kortslutning i netværket på grund af aldring af isoleringen, er kontakten i stand til at afbryde den beskadigede del af det elektriske kredsløb fra strømmen. Samtidig gendannes selve kontrol- og beskyttelsesapparatet ret let, efter drift kræver det ikke udskiftning med en ny, og efter reparationsarbejde er det i stand til pålideligt at beskytte den del af kredsløbet, der er under dens kontrol. Det er meget praktisk at bruge denne form for kontakter, hvis det er nødvendigt at udføre rutinereparationer.

Hvad angår produktionen af disse enheder, er hovedindikatoren den mærkestrøm, som enheden er designet til. I denne henseende er der et stort udvalg, som giver dig mulighed for at vælge den bedst egnede til hver kæde.enhed. Hvis vi taler om driftsspændingen, er de ligesom sikringer opdelt i to typer: med spænding op til 1 kV og højspænding med en driftsspænding over 1 kV. Det er vigtigt at tilføje her, at højspændingsbeskyttelsesanordninger til elektrisk udstyr og elektriske kredsløb produceres i vakuum, med en inert gas eller oliefyldt. Dette design gør det muligt på et højere niveau at frakoble kredsløbet, når et sådant behov opstår. En anden væsentlig forskel mellem afbrydere og sikringer er, at de er lavet til drift ikke kun i enfaset, men også i trefasede kredsløb.

For eksempel, i tilfælde af en kortslutning til jorden af en af lederne i en elektrisk motor, vil afbryderen slukke for alle tre faser, og ikke en beskadiget. Dette er en væsentlig og vigtig forskel, for hvis kun én fase er slukket, vil motoren fortsætte med at køre på to faser. Denne funktionsmåde er en nødsituation og reducerer enhedens levetid betydeligt og kan endda føre til en nødsvigt i udstyret. Derudover er automatafbrydere fremstillet til at arbejde med både AC- og DC-spænding.

Termisk og strømrelæ

I dag er der mange forskellige typer relæer blandt enheder til beskyttelse af elektriske netværk.

Det termiske relæ er et af de mest almindelige enheder, der kan beskytte elektriske motorer, varmelegemer, alle strømenheder modproblem såsom overbelastningsstrøm. Funktionsprincippet for denne enhed er meget simpelt, og det er baseret på det faktum, at elektrisk strøm er i stand til at opvarme lederen, gennem hvilken den strømmer. Den vigtigste arbejdsdel af ethvert termisk relæ er en bimetallisk plade. Når den opvarmes til en bestemt temperatur, bøjes denne plade, hvilket bryder den elektriske kontakt i kredsløbet. Naturligvis vil opvarmningen af pladen fortsætte, indtil den når det kritiske punkt.

Ud over termisk er der andre typer beskyttelsesenheder, for eksempel et strømrelæ, der styrer mængden af strøm i netværket. Der er også et spændingsrelæ, der vil reagere på en ændring i spændingen i netværket og et differensstrømrelæ. Den sidste enhed er en lækstrømsbeskyttelsesanordning. Det er vigtigt at bemærke her, at afbrydere, ligesom sikringer, ikke kan reagere på forekomsten af strømlækage, da denne værdi er ret lille. Men på samme tid er denne værdi ganske nok til at dræbe en person, der er i kontakt med en enhed, der er udsat for en sådan fejlfunktion.

Hvis der er et stort antal elektriske apparater, der skal tilslutte et differensstrømrelæ, så bruges kombinerede maskiner ofte til at reducere størrelsen af strømafskærmningen. Enheder, der kombinerer en afbryder og et differentialstrømrelæ - differentialbeskyttelsesafbrydere eller difautomater, er blevet sådanne enheder. Når du bruger sådanne enheder, reduceres ikke kun størrelsen af strømafskærmningen, men installationsprocessen er meget lettet.beskyttelsesapparater, hvilket igen gør dem mere økonomiske.

Specifikationer for termisk relæ

De vigtigste karakteristika for termiske relæer er responstiden, som afhænger af belastningsstrømmen. Med andre ord kaldes denne egenskab for tidsstrøm. Hvis vi betragter det generelle tilfælde, vil den nuværende I₀ strømme gennem relæet, før belastningen påføres. I dette tilfælde vil opvarmningen af bimetalpladen være q_{0. Når du kontrollerer denne egenskab, er det meget vigtigt at overveje, fra hvilken tilstand (overophedet eller kold) enheden udløses. Når du tjekker disse enheder, er det desuden meget vigtigt at huske, at pladen ikke er termisk stabil, når der opstår en kortslutningsstrøm.}

Valget af termiske relæer er som følger. Den nominelle strøm af en sådan beskyttelsesanordning vælges baseret på den nominelle belastning af den elektriske motor. Den valgte relæstrøm skal være 1, 2-1, 3 af motorens mærkestrøm (belastningsstrøm). Med andre ord vil en sådan enhed fungere, hvis belastningen inden for 20 minutter er fra 20 til 30%.

Det er meget vigtigt at forstå, at driften af det termiske relæ er væsentligt påvirket af den omgivende lufttemperatur. På grund af stigningen i den omgivende temperatur vil denne enheds driftsstrøm falde. Hvis denne indikator afviger for meget fra den nominelle, vil det være nødvendigt enten at udføre yderligere jævn justering af relæet,eller køb en ny enhed, men under hensyntagen til den faktiske omgivende temperatur i arbejdsområdet for denne enhed.

For at reducere effekten af den omgivende temperatur på afhentningsstrømværdien er det nødvendigt at købe et relæ med en højere belastningsværdi. For at opnå den korrekte funktion af en varm enhed, bør den installeres i samme rum som det kontrollerede objekt. Det skal dog huskes, at relæet reagerer på temperatur, og derfor er det forbudt at placere det i nærheden af koncentrerede varmekilder. Kedler, varmekilder og andre lignende systemer og enheder anses for at være sådanne kilder.

Vælg enheder

Når du vælger udstyr til beskyttelse af elektriske modtagere og elektriske netværk, er det nødvendigt at være baseret på de mærkestrømme, som disse enheder er designet til, samt på strømmen, der forsyner netværket, hvor sådanne enheder vil blive installeret.

Når du vælger en beskyttelsesanordning, er det meget vigtigt at huske på forekomsten af sådanne unormale driftstilstande som:

• fase-til-fase kortslutninger;
• fase kort til sag;
• en kraftig stigning i strømmen, som kan være forårsaget af en ufuldstændig kortslutning eller en overbelastning af procesudstyr;
• fuldstændig forsvinden eller for meget reduktion i spændingen.

Med hensyn til kortslutningsbeskyttelse skal den udføres for alle elektriske modtagere. Hovedkravet er, at afbrydelse af enheden fra netværket, nårforekomsten af en kortslutning bør være mindst mulig. Når du vælger beskyttelsesanordninger, er det også vigtigt at vide, at der skal sørges for fuld overstrømsbeskyttelse, med undtagelse af nogle få af følgende tilfælde:

• når overbelastning af elektriske modtagere af teknologiske årsager simpelthen er umuligt eller usandsynligt;
• hvis elmotorens effekt er mindre end 1 kW.

Derudover har en elektrisk beskyttelsesanordning muligvis ikke en overbelastningsbeskyttelsesfunktion, hvis den er installeret til at overvåge en elektrisk motor, der drives i periodisk eller intermitterende drift. En undtagelse er installation af eventuelle elektriske apparater i rum med høj brandfare. I sådanne rum skal overbelastningsbeskyttelse installeres på alle enheder uden undtagelse.

Underspændingsbeskyttelse skal indstilles i nogle af følgende tilfælde:

• for elektriske motorer, der ikke kan tændes ved fuld spænding;
• for elektriske motorer, hvor selvstart ikke er tilladt af en række teknologiske årsager, eller det er farligt for medarbejderne;
• for alle andre elektriske motorer, der skal slukkes for at reducere den samlede effekt af alle tilsluttede elektriske modtagere på dette netværk til en acceptabel værdi.

Forskellige strømme og valg af beskyttelsesanordning

Det farligste er kortslutningsstrømmen. Den største fare er, at den er meget større end den normale startstrøm, og dens værdi kan også variere meget afhængigt af den del af kredsløbet, hvor den forekommer. Ved kontrol af en beskyttelsesanordning, der beskytter et kredsløb mod kortslutning, skal den således hurtigst muligt afbryde kredsløbet, når et sådant problem opstår. Samtidig bør det i intet tilfælde virke, når en normal værdi af startstrømmen for en elektrisk enhed forekommer i kredsløbet.

Hvad angår overbelastningsstrømmen, er alt ret klart her. En sådan strøm anses for at være en hvilken som helst værdi af karakteristikken, der overstiger den elektriske motors nominelle strøm. Men her er det meget vigtigt at forstå, at ikke hver gang en overbelastningsstrøm opstår, skal beskyttelsesenheden afbryde kredsløbets kontakter. Dette er også vigtigt, fordi en kortvarig overbelastning af både elmotoren og det elektriske netværk i nogle tilfælde er tilladt. Det er værd at tilføje her, at jo kortere belastningen er, jo større værdier kan den nå. Baseret på dette bliver det klart, hvad der er den største fordel ved nogle enheder. Graden af beskyttelse af enheder med en "afhængig karakteristik" er i dette tilfælde maksimum, da deres responstid vil falde med en stigning i belastningsfaktoren i dette øjeblik. Derfor er sådanne enheder ideelle til overstrømsbeskyttelse.

For at opsummere kan vi sige følgende. Til beskyttelse modkortslutning skal der vælges en friløbsanordning, som konfigureres til at drive en strøm, der er væsentligt højere end startværdien. Til overbelastningsbeskyttelse skal beskyttelsesomskifteren tværtimod have inerti samt en afhængig karakteristik. Den skal vælges på en sådan måde, at den ikke fungerer under normal opstart af den elektriske enhed.

Ulemper ved forskellige typer beskyttelsesanordninger

Sikringer, som tidligere blev meget brugt som koblingsudstyr, har følgende ulemper:

• temmelig begrænset mulighed for brug som overstrømsbeskyttelse, da indkoblingsstrømafstemning er ret vanskelig;
• motoren vil fortsætte med at køre på to faser, selvom den tredje er afbrudt af en sikring, hvilket får motoren til at svigte ofte;
• i visse tilfælde er grænsen for afbrydelseseffekt utilstrækkelig;
• ingen mulighed for hurtigt at genoprette strømmen efter en strømafbrydelse.

Med hensyn til lufttyperne af maskiner er de mere perfekte end sikringer, men de er ikke uden ulemper. Hovedproblemet ved brugen af elektriske beskyttelsesanordninger er, at de ikke er selektive med hensyn til handling. Dette er især bemærkelsesværdigt, hvis der opstår en ureguleret afbrydelsesstrøm ved indstillingsmaskinen.

Der er installationsmaskiner, hvor overbelastningsbeskyttelsen udføres ved hjælp af termiske udløser. Følsomhed ogderes forsinkelse er værre end for termiske relæer, men samtidig virker de på alle tre faser på én gang. Hvad angår universelle automatiske maskiner til beskyttelse, her er det endnu værre. Dette begrundes med, at kun elektromagnetiske udgivelser er tilgængelige.

Magnetiske startere bruges ofte, hvori der er indbygget termiske relæer. Sådant beskyttelsesudstyr er i stand til at beskytte det elektriske kredsløb mod overbelastningsstrøm i to faser. Men da termiske relæer har en stor inerti, er de ikke i stand til at yde beskyttelse mod kortslutninger. Installation af en holdespole i starteren kan give underspændingsbeskyttelse.

Højkvalitetsbeskyttelse mod både overbelastningsstrøm og kortslutning kan kun leveres af induktionsrelæer eller elektromagnetiske relæer. De kan dog kun fungere gennem en frakoblingsenhed, hvilket gør kredsløbet med deres forbindelse mere kompliceret.

Ved at opsummere ovenstående kan vi drage følgende to konklusioner:

1. For at beskytte elektriske motorer, hvis effekt ikke overstiger 55 kW, mod overbelastningsstrøm, anvendes oftest magnetiske startere med sikringer eller med luftanordninger.
2. Hvis elmotorens effekt er mere end 55 kW, bruges elektromagnetiske kontaktorer med luftfartøjer eller beskyttelsesrelæer til at beskytte dem. Det er meget vigtigt at huske her, at kontaktoren ikke vil tillade, at kredsløbet brydes, hvis der opstår en kortslutning.

Når du vælger den rigtige enhed, er det meget vigtigt at beregne beskyttelsesenhederne. Den vigtigste formel er beregningen af motorens nominelle strøm, som giver dig mulighed for at vælge en beskyttelsesenhed med passende indikatorer. Formlen ser sådan ud:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), hvor:}

I_{n er motorens mærkestrøm, som vil være i A;}

R_{motor er motorens effekt, som er repræsenteret i kW;}

U_{n er den nominelle spænding i V;}

cos q er den aktive effektfaktor;

n er effektivitetsfaktoren.

Når du kender disse data, kan du nemt beregne motorens mærkestrøm og derefter nemt vælge den passende beskyttelsesenhed.

Forskellige skader på beskyttelsesudstyr

Den største forskel mellem elektriske kredsløbsbeskyttelsesanordninger og andre enheder er, at de ikke kun løser defekten, men også afbryder kredsløbet, hvis de karakteristiske værdier går ud over visse grænser. Det farligste problem, som ofte deaktiverer beskyttelsesudstyr, er blevet en døv kortslutning. Under forekomsten af en sådan kortslutning når strømindikatorerne de højeste værdier.

Når der opstår et åbent kredsløb, når et sådant problem opstår, opstår der ofte en elektrisk lysbue, som på kort tid er ret i stand til at ødelægge isoleringen og smelte apparatets metaldele.

Hvis der opstår for meget overbelastningsstrøm, kan det få de ledende dele til at overophedes. Derudover er der mekaniske kræfter, derøge sliddet på individuelle elementer i udstyret markant, hvilket nogle gange endda kan føre til brud på enheden.

Der er højhastighedsafbrydere, der er tilbøjelige til sådanne problemer som at gnide den bevægelige arm og den bevægelige kontakt mod væggene i lysbuen, samt kortslutte den afmagnetiserende spolestang til kabinettet. Ganske ofte er der for meget slid på kontaktflader, stempler og drivcylindre.

Reparation af højhastighedsmaskiner

Reparation af enhver type højhastighedsbeskyttelsesanordning skal udføres i samme rækkefølge. Højhastighedsafbryderen, eller BV, blæses med ren trykluft ved et tryk på ikke mere end 300 kPa (3kgf/cm2). Derefter tørres enheden af med servietter. Dernæst skal du fjerne genstande såsom lysbuen, blokeringsenhed, pneumatisk aktuator, bevægende kontaktarmatur, induktiv shunt og andre.

Direkte reparation af enheden udføres på en speciel reparationsstand. Buesliden skilles ad, dens vægge rengøres i en speciel blæsemaskine, hvorefter de tørres af og inspiceres. I den øverste del af dette kammer kan spåner tillades, hvis deres dimensioner ikke overstiger 50x50 mm. Vægtykkelsen ved brudpunkterne skal være fra 4 til 8 mm. Det er nødvendigt at måle modstanden mellem bueslidens horn. For nogle prøver skal indikatoren være mindst 5 MΩ, og for nogle mindst 10 MΩ.

Den beskadigede partition skal skæres nedhele dens længde. Alle lignende fældningssteder bør omhyggeligt rengøres. Derefter smøres de overflader, der skal limes, med en klæbeopløsning baseret på epoxyharpiks. Hvis der blev fundet ødelagte ventilatorark, udskiftes de. Hvis der er bøjede, skal de nivelleres og tages i brug igen. Der er også en lysbue, som bør renses for aflejringer og smeltning, hvis nogen.