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:

• межфазное короткое замыкание;
• замыкание фазы на корпус;
• увеличение тока в сети, вызванное перегрузкой технологи­ческого оборудования;
• исчезновение напряжения или чрезмерное понижение напря­жения (которое вызывает опасное увеличение потребляемого тока).

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.).

Автоматы бывают:

• с тепловыми и электро­магнитными расцепителями;
• только с тепловыми рас­цепителями, допускающими ре­гулировку тока срабатывания;
• только с электромагнит­ными расцепителями;
• без расцепителей.

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.