Выбор устройств защиты и автоматики

Аппаратами защиты - называют устройства, которые автоматически отключают участки электрической цепи в случаях нарушения нормального режима работы, что позволяет обеспечить безопасность обслуживающего персонала и сохранность электрооборудования и электрических сетей.

Различают два основных вида защиты: защиту электроустановок и защиту обслуживающего персонала.

Первый вид защиты предусматривает защиту электродвигателей, генераторов трансформаторов, кабельных и воздушных сетей от чрезмерного повышения тока или сравнительно небольших, но недопустимо длительных токов перегрузки, от значительных колебаний напряжения тока.

Второй вид защиты предусматривает защиту обслуживающего персонала от поражения током и несчастных случаев в результате внезапного самовключения электроустановки.

В зависимости от вида опасности, которой подвергается

электроустановка, различают следующие виды защиты:

1) максимальную токовую - от чрезмерного повышения тока (от к.з.)

2) тепловую - от перегрева обмоток электроустановок по действием

I длительных токов перегрузки.

3) минимальную и нулевую - соответственно от снижения напряжения в сети ниже допустимой величины и от самовключения двигателя.

Максимально токовая защита выполняется с помощью плавких предохранителей или максимальных токовых реле.

Плавкий предохранитель является простейшим аппаратом максимальной защиты и представляет собой пластинку или проволоку (вставку), расправляющуюся при протекании по ней тока, величина которого превосходим допустимую. Предохранители характеризуются номинальным током предохранителя (патрона) и номинальным током плавкой вставки.

Вставка плавится при токе, большем её номинального тока, время плавления зависит от величины тока. Плавкие предохранители защищают электроустановки только от токов короткого замыкания и не защищают их от небольших, но длительных нагрузок. Максимальное токовое реле представляет собой электромагнитную катушку с небольшим числом витков проволоки большого сечения, которая включается в рассечку фазы цепи главного тока у аппаратов низкого напряжения и обязательно через трансформатор тока в цепях высокого напряжения. Реле максимального тока обязательно устанавливается на всех трех фазах. Преимуществами максимальных токовых реле перед плавкими вставками являются одновременность выключения тока во всех трех фазах; малая затрата времени для последующего включения аппарата управления, отключенного максимальным реле; легкость регулирования величины отключающего тока и четкость действия защиты. Тепловая защита с помощью тепловых реле осуществляется для зашиты электродвигателя от длительно недопустимой перегрузки в установившимся режиме работы. Для предупреждения перегрева обмоток двигателей защита должна реагировать не только на величину тока, но и на результат его теплового действия, т.е. защита должна срабатывать в зависимости от температуры нагрева обмоток двигатель более точно этому требованию удовлетворяют тепловые реле, встраиваемые в аппараты управления или непосредственно в корпус электродвигателя. Основным рабочим элементом теплового реле является биметаллическая пластинка, представляющая собой жестко связанные друг с другом пластинки из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. При температуре 0-20° С биметаллическая пластинка имеет прямолинейную плоскую форму, при повышении же температуры она изгибается в сторону металла, имеющего меньший температурный коэффициент расширения. Этот изгиб и используется для размыкания контактов теплового реле и автоматического отключения двигателей сети. Тепловое реле вследствие своей тепловой инерции не реагирует на кратковременные толчки тока при пуске двигателя, но реагирует на недопустимый нагрев. Однако при коротких замыканиях большой ток может вывести из строя тепловое реле и оно не успеет подействовать. Поэтому, применяя тепловое реле для защиты от длительных перегрузок, необходимо последовательно с ним устанавливать максимальное реле для защиты от короткого замыкания. Тепловые реле защищают двигатели от недопустимого перегрева только тогда, когда температура воздуха, окружающего реле и двигатель, одинаково и когда двигатель работает в длительном режиме. Поэтому наиболее надежной защитой электроустановок от перегрева считается температурное реле, встраиваемое внутрь двигателя и прикрепляемое к лобовым частям обмотки. В электрических сетях величина напряжения колеблется в значительных пределах. Уменьшение величины напряжения у асинхронных двигателей ведет к резкому уменьшению вращающего момента, повышению рабочего тока и недопустимому перегреву двигателей. Кроме того, снижение напряжения может привести к «опрокидыванию» асинхронного двигателя. Минимальную защиту применяют главным образом, для двигателей с фазным ротором, а нулевую - для двигателей с короткозамкнутым ротором. Минимальная и нулевая защита не имеют выдержки времени, поэтому при кратковременном падении напряжения или исчезновении его происходит отключение электроустановок, что нарушает технологический процесс на предприятиях. Поэтому рекомендуется минимальную и нулевую зашиты выполнять с выдержкой времени около 0,5 секунд.