Электрические аппараты защиты
Автоматические выключатели (автоматы)предназначены для защиты электрооборудования от перегрузок и коротких замыканий, а также для не слишком частых коммутаций электрических цепей. Автоматы обладают большой универсальностью, т.к. в зависимости от исполнения могут выполнять функции рубильников, выключателей, тепловых реле, реле максимального тока и минимального напряжения. Конструкции автоматов различны, но в каждом из них имеются общие узлы: контакторная система, дугогасительные камеры, механизм привода, механизм свободного расцепления и элементы защиты – расцепители.
Контактная система является наиболее ответственной частью автомата. Она состоит из подвижных и неподвижных контактов, изготовленных на основе серебра. Такие контакты не свариваются при коротком замыкании и надёжно работают даже при отсутствии эксплуатационного ухода за ними. Дугогасительная камера обеспечивает надёжное гашение дуги, возникающей при отключении короткого замыкания. Все автоматы имеют ручной привод; их включают рукояткой или кнопкой. С помощью механизма свободного расцепления обеспечивается мгновенное замыкание или размыкание контактов со скоростью, не зависящей от скорости движения рукоятки или кнопки. В автоматы встраивают различные расцепители: тепловые– для защиты от перегрузок,электромагнитные– для защиты от токов короткого замыкания икомбинированные – для защиты электрооборудования как от перегрузок, так и токов короткого замыкания. Кроме того, на некоторых аппаратах имеются дистанционные расцепители, а также расцепители минимального напряжения.Электромагнитный расцепительпредставляет собой электромагнит, якорь которого обычно имеет свободный (примерно 5 – 10 мм). Расцепление происходит за счёт удара якоря о рычаги механизма свободного расцепления. Электромагнитные расцепители характеризуются номинальным током и установкой тока мгновенного срабатывания.Тепловой расцепительаналогичен по конструкции и принципу действия тепловым реле. Тепловые расцепители характеризуются номинальным током и ампер- секундной характеристикой. Вследствие неточности изготовления расцепители автоматов имеют большой разброс характеристик срабатывания (от 15 до 30%), который необходимо учитывать при выборе и эксплуатации. При силе тока свыше 50 А тепловые расцепители иногда выполняют с шунтом, поэтому через нагревательный элемент протекает только часть тока нагрузки. Комбинированные расцепители характеризуются номинальным током, установкой тока мгновенного срабатывания и ампер- секундной характеристикой. Они имеют те же недостатки, что и тепловые реле.
Электромагнитное реле тока (напряжения)размыкает или замыкает свои контакты при достижении величины тока (напряжения) срабатывания, который может регулироваться изменением силы натяжения пружины. Величина тока (напряжения), при которой реле должно сработать и разорвать электрическую цепь, устанавливается на шкале реле и называетсяуставкой реле. Реле тока обычно обладают малой инерционностью и очень высоким быстродействием, вследствие чего могут использоваться для защиты электрических цепей и аппаратуры от токов короткого замыкания, когда электрическую цепь во избежание выхода из строя необходимо отключить мгновенно (Рис. 7).
Плавкий предохранитель, как и реле тока, служит для защиты электрических цепей и электродвигателей от токов короткого замыкания (Рис. 8). Принцип работы предохранителей с плавкой вставкой основан на тепловом воздействии электрического тока, протекающего по проводнику. Если в определённом месте электрической цепи поставить проводник меньшего сечения, то при увеличении тока этот проводник, называемый плавкой вставкой, будет нагреваться сильнее, чем другие участки цепи, и при некотором значении тока расплавиться и прервёт цепь. Очевидно, что чем больше ток, протекающий по цепи, тем быстрее перегорит плавкая вставка.
Тепловое релепредназначено для защиты электродвигателей постоянного и переменного тока от недопустимого перегрева при небольших, но продолжительных перегрузках. Срабатывание тепловых реле определяется не мгновенной величиной тока, а количеством тепла, полученным чувствительным элементом реле при прохождении тока по нагревателю. Тепловые реле обладаютбольшой инерционностьюи их нельзя применять для защиты от коротких замыканий. Время срабатывания таких реле лежит в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Наиболее широкое применение нашли биметаллические тепловые реле (Рис. 9). Основным элементом биметаллических реле являетсябиметаллическая пластина.Она состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший коэффициент линейного расширения, а другая – меньший. В месте прилегания пластины жёстко скреплены. Широкое распространение в тепловых реле получили материалы: инвар, имеющий малый коэффициент линейного расширения, и немагнитная хромоникелевая сталь, имеющая большой коэффициент линейного расширения. Действие реле основано надеформациибиметаллической пластины при нагревании её током, протекающим через неё или через нагреватель, расположенный вблизи пластины. В результате изгиба пластины происходит разрыв электрической цепи. В эксплуатации нашли применение тепловые реле ТРН, ТРП.
Источник
Что такое аппараты защиты электрических цепей
По числу разрываемых контактов-полюсов электрические аппараты подразделяются на одно-, двух-, трехполюсные и с большим числом полюсов.
Разъединители являются простейшими выключателями высокого напряжения. Их назначение — отключение и переключение участков цепи под напряжением, но при отсутствии тока (для обеспечения безопасности осмотров и ремонтных работ, переключения подводящих и отводящих линий с одной системы шин (проводники) на другую и т.д.). У разъединителей есть неподвижные и подвижные контакты, укрепленные на изоляторах. В зависимости от назначения и способа установки применяются рубящие и поворотные разъединители.
Пакетные выключатели и переключатели служат в качестве пускателей электродвигателей малой мощности для переключения в цепях постоянного и переменного тока, в различных автоматических схемах для включения нагрузки и т.д. Их конструкции предусматривают возможность получения различных соединений в электрических схемах, например для регулирования тепловой мощности электрических жарочных шкафов.
Выпускаемые отечественной промышленностью пакетные выключатели и переключатели состоят из отдельных колец-пакетов, выполненных из изолирующего материала. Внутри пакета помещается контактная система, состоящая из неподвижного и подвижного контактов. Каждый пакет представляет собой одну пару контактов — один полюс. Из таких пакетов можно набрать любое число полюсов. Чаще используют одно-, двух-, и трехполюсные аппараты.
Выключатели и переключатели применяют для размыкания и замыкания маломощных электрических цепей различного назначения постоянного и переменного тока. Они выполняются одно- и двухполюсными, защищенными (корпус из пластмассы) и герметическими (корпус из металла). По конструкции они делятся на поворотные, перекидные и кнопочные. Для управления электротехническими установками чаще используют кнопочные выключатели с двумя кнопками: одной для включения, другой для выключения. Такие кнопочные выключатели называют пускателями или командоаппаратами.
Контактор представляет собой электромагнитный выключатель дистанционного действия, срабатывающий при замыкании или размыкании цепи оперативного тока. Он применяется для управления приемниками электроэнергии достаточно большой мощности — крупными электродвигателями, нагревательными устройствами и т.п. Контактор управляется оперативным током вспомогательной цепи, причем это управление может выполняться простым нажимом кнопки в цепи оперативного тока (кнопочное управление).
Контактор переменного тока является составной частью магнитного пускателя, который предназначен для дистанционного управления двигателями и представляет собой управляющий комплект из контактора (или нескольких), теплового реле и кнопок управления. Электромагнитные реле по принципу действия аналогичны контакторам и в зависимости от Применения разделяются на реле защиты и управления.
Реле защиты электротехнических устройств и сетей выполняются для защиты от обрыва цепи, превышения тока, а также превышения или снижения напряжения питания. Они рассчитаны на многократное использование, но из-за значительной тепловой инерции (низкая скорость срабатывания) не обеспечивают защиту от токов короткого замыкания.
Короткое замыкание может произойти при случайном соединении неизолированных токоведущих элементов сети (например, соединение двух проводов воздушной линии) или при повреждении изоляции. При этом резко увеличивается ток и его тепловое действие на изоляцию, падает напряжение в сети (снижается частота вращения валов электродвигателей вплоть до полной остановки). От таких перегрузок провода электрических линий и электротехнические устройства защищают способом отключения аварийных участков за счет использования теплового действия токов короткого замыкания. Простейшими приборами защиты являются предохранители с плавкой вставкой — пробочные и трубчатые, основной частью которых является плавкая вставка — металлическая проволока с высоким удельным сопротивлением (сплав олова и свинца) или пластинка из хорошо проводящего металла (чаще медь), но меньшего сечения, чем сечение проводов.
Плавкая вставка — сменяемая часть предохранителя, плавящаяся при увеличении тока в защищаемой цепи свыше определенного значения. При токах короткого замыкания, в 6 и более раз превышающих номинальный ток цепи, она мгновенно расплавляется. При этом электрическая цепь разрывается и прохождение тока прекращается.
Широкое распространение получили малогабаритные автоматы, предназначенные в основном для защиты от коротких замыканий и перегрузок приемников электроэнергии и проводов на напряжение до 380 В и ток до 50 А.
Средством защиты в этих автоматах являются различные расцепители (электромагнитные, тепловые или комбинированные). Электромагнитные расцепители срабатывают практически моментально, и поэтому необходимость в предохранителях с плавкой вставкой отпадает. холодильный агрегат copeland
Источник