Методические указания к выполнению работы

Все электрооборудование должно быть обеспечено защитой от аварийных режимов. Она необходима для предотвращения повреждения электрооборудования и устранения развития повреждения. Устройства защиты устанавливают как в силовых каналах, так и в цепях управления. Основные виды защит в электроприводе следующие: защита от короткого замыкания в силовой цепи или цепи управления; защита двигателей от перегрузки током, длительно превышающим его номинальное значение; нулевая защита от нежелательных последствий исчезновения и последующего восстановления напряжения сети; фазочувствительная защита, отключающая трехфазный двигатель при большой несимметрии или обрыве фаз.

Долговечность электрооборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость допустимой длительности протекания тока от его значения, при котором обеспечивается надежная и длительная его эксплуатация. При номинальном токе допустимая длительность его протекания стремится к бесконечности. Протекание тока, превышающего номинальное значение, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше ток перегрузки, тем меньше должна быть ее длительность.

Для защиты электрооборудования от токовых перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом. Тепловое реле состоит из нагревательного элемента (нихромовая проволочная спираль или лента), биметаллического элемента и контактов. Биметаллический элемент состоит из двух пластин с различным коэффициентом линейного расширения (α). В месте прилегания друг к другу пластины жестко склеены за счет проката в горячем состоянии, либо сваркой. Если такой элемент закрепить неподвижно и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону материала с меньшим коэффициентом линейного расширения. Широкое распространение в тепловых реле получили такие материалы, как инвар (малое значение α) и хромоникелевая сталь (большое значение α). Для получения большего прогиба необходим элемент большой длины и малой толщины. В то же время при необходимости получения большого усилия целесообразно иметь широкий элемент с малой длиной и большой толщиной.

Нагрев пластины осуществляется различными способами: непосредственно, косвенно или комбинированно. При непосредственном нагреве ток защищаемой цепи полностью протекает по пластине. При косвенном нагреве ток защищаемой цепи проходит по нагревательному элементу, тепло которого передается биметаллической пластине, а при комбинированном нагреве используют оба метода: непосредственный и косвенный. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет проходящего через нее тока, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, обтекаемым тем же током нагрузки.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). Из-за инерционности теплового процесса тепловые реле непригодны для защиты цепей от токов короткого замыкания. Нагревательные элементы в данном случае могут перегорать до срабатывания реле. Поэтому защита с помощью теплового реле должна быть дополнена электромагнитным реле, предохранителями или автоматическими выключателями.

Для оценки эффективности защиты строятся времятоковые характеристики защищаемого объекта и биметаллического элемента теплового реле. Для построения этих характеристик, называемых защитными, используются паспортные или расчетные данные. Для идеальной защиты электродвигателей защитные характеристики реле и характеристики нагрева электродвигателя должны согласовываться так, чтобы двигатель отключался, когда его температура достигнет предельно допустимого значения.

В табл.1 приведены оптимальные значения продолжительности срабатывания защиты при различных перегрузках.

Т а б л и ц а 1