Suojalaitteet: käyttötarkoitus, tyypit, luokitus, tekniset tiedot, asennus, toiminnan ominaisuudet, asetukset ja korjaus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Suojalaitteet ovat laitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan sähköpiirejä, sähkölaitteita, koneita ja muita yksiköitä kaikilta uhilta, jotka häiritsevät näiden laitteiden normaalia toimintaa, sekä suojaamaan niitä ylikuormitukselta. Tässä on tärkeää huomioida, että ne on asennettava oikein ja toiminta on suoritettava täsmälleen ohjeiden mukaisesti, muuten suojalaitteet itse voivat aiheuttaa laitevian, räjähdyksen, tulipalon ja muita asioita.

Kalusteen perusvaatimukset

Jotta laite toimisi onnistuneesti, sen on täytettävä seuraavat vaatimukset:

• Suojalaitteiden lämpötila ei saa missään olosuhteissa ylittää niille sallittua lämpötilaa sähköverkon tai sähkölaitteiden normaalissa kuormituksessa.
• Laitteen ei tule irrottaa laitetta virtalähteestä lyhytaikaisten ylikuormitustilanteiden aikana, joihin usein kuuluu käynnistysvirta, itsekäynnistysvirta jne.

Kun valitset sulakelinkkejä, sinun on perustuttava tätä laitetta suojaavan piirin osan nimellisvirtaan. Tämä suojalaitteiden valinnan sääntö on merkityksellinen joka tapauksessa valittaessa mitä tahansa suojalaitetta. On myös tärkeää ymmärtää, että pitkäaikaisessa ylikuumenemisessa suojaominaisuudet heikkenevät merkittävästi. Tämä vaikuttaa negatiivisesti laitteisiin, koska kriittisen kuormituksen hetkellä ne eivät esimerkiksi yksinkertaisesti sammu, mikä johtaa onnettomuuteen.

Suojalaitteiden on välttämättä sammutettava verkko, jos tässä piirissä esiintyy pitkiä ylikuormituksia. Tässä tapauksessa on huomioitava käänteinen riippuvuus virrasta suhteessa valotusaikaan.

Joka tapauksessa suojalaitteen on katkaistava piiri lopussa, kun oikosulku (oikosulku) tapahtuu. Jos oikosulku tapahtuu yksivaiheisessa piirissä, sammutuksen on tapahduttava verkossa, jossa on kiinteästi maadoitettu nolla. Jos oikosulku tapahtuu kaksivaiheisessa piirissä, niin verkossa, jossa on eristetty nolla.

Sähköpiirin suojalaitteiden katkaisukyky on I _{pr. Tämän parametrin arvon tulee vastata oikosulkuvirtaa, joka voi esiintyä suojatun osan alussa. Jos tämä arvo on pienempi kuin suurin mahdollinen oikosulkuvirta, piirin osan irrotusprosessi ei välttämättä tapahdu ollenkaan tai voi tapahtua, mutta viiveellä. Tästä johtuen ei vain tähän verkkoon liitetyt laitteet, vaan myös itse sähköpiirin suojalaite voi vaurioitua. Tästä syystä katkaisukykykertoimen on oltavasuurempi tai yhtä suuri kuin suurin oikosulkuvirta.}

Sulaketyyppiset sulakkeet

Nykyään sähköverkkojen suojaamiseen on olemassa useita laitteita, jotka ovat yleisimpiä. Yksi näistä laitteista on sulake. Tämän tyyppisen suojalaitteen tarkoitus on suojata verkkoa virtatyyppisiltä ylikuormituksilta ja oikosuluilta.

Nykyään on saatavilla kertakäyttöisiä laitteita, samoin kuin vaihdettavilla sisäkkeillä. Tällaisia laitteita voidaan käyttää sekä teollisuuden tarpeissa että jokapäiväisessä elämässä. Tätä varten on olemassa laitteita, joita käytetään enintään 1 kV:n linjoissa.

Niiden lisäksi sähköasemilla käytetään suurjännitelaitteita, joiden jännite on yli 1000 V. Esimerkki tällaisesta laitteesta voi olla 6/0, 4 kV sähköasemien apumuuntajien sulake.

Koska näiden suojalaitteiden tarkoituksena on suojata oikosululta ja virran ylikuormitukselta, niitä on käytetty laaj alti. Lisäksi ne ovat erittäin yksinkertaisia ja helppokäyttöisiä, niiden vaihto on myös nopeaa ja helppoa ja ne ovat itsessään erittäin luotettavia. Kaikki tämä on johtanut siihen, että tällaisia sulakkeita käytetään hyvin usein.

Ottaaksesi huomioon tekniset ominaisuudet, voit ottaa laitteen PR-2. Nimellisvirrasta riippuen tähän laitteeseen on saatavana kuusi erilaista patruunaa, jotka eroavat halkaisijastaan. Jokaisen niistä patruunaan voidaan asentaa lisäosa odottamalla erilaista nimellisvirtaa. Vastaanottajaesimerkiksi 15 A:n patruuna voidaan varustaa sekä 6 A:n että 10 A:n välikappaleella.

Tämän ominaisuuden lisäksi on olemassa myös alemman ja ylemmän testivirran käsite. Mitä tulee testivirran pienempään arvoon, tämä on virran maksimiarvo, jonka virtauksen aikana piirissä 1 tunnin ajan piiriosaa ei irroteta. Mitä tulee ylempään arvoon, tämä on pienin virtakerroin, joka sulaa suoja- ja ohjauslaitteiston sisäkkeen virtauksen aikana 1 tunnin ajan piirissä.

Katkaisijat

Katkaisijat toimivat samassa roolissa kuin sulakkeet, mutta niiden rakenne on monimutkaisempi. Tätä kompensoi kuitenkin se, että kytkimet ovat paljon mukavampia käyttää kuin sulakkeita. Esimerkiksi jos verkkoon ilmaantuu oikosulku eristeen ikääntymisen vuoksi, kytkin pystyy katkaisemaan sähköpiirin vaurioituneen osan virtalähteestä. Samanaikaisesti itse ohjaus- ja suojalaite palautetaan melko helposti, käytön jälkeen se ei vaadi vaihtamista uuteen, ja korjaustöiden jälkeen se pystyy jälleen luotettavasti suojaamaan ohjaamaansa piirin osaa. Tällaisia kytkimiä on erittäin kätevä käyttää, jos on tarpeen suorittaa rutiinikorjauksia.

Mitä tulee näiden laitteiden valmistukseen, tärkein indikaattori on nimellisvirta, jolle laite on suunniteltu. Tässä suhteessa on v altava valikoima, jonka avulla voit valita sopivimman jokaiselle ketjulle.laite. Jos puhumme käyttöjännitteestä, ne, kuten sulakkeet, jaetaan kahteen tyyppiin: jännitteellä enintään 1 kV ja korkealla jännitteellä, jonka käyttöjännite on yli 1 kV. Tässä on tärkeää lisätä, että sähkölaitteiden ja sähköpiirien suurjännitesuojalaitteet valmistetaan tyhjiössä, inertillä kaasulla tai öljyllä täytettynä. Tämä rakenne mahdollistaa korkeammalla tasolla piirin kytkemisen irti, kun tällainen tarve ilmenee. Toinen merkittävä ero katkaisijoiden ja sulakkeiden välillä on, että ne on tehty toimimaan paitsi yksivaiheisissa, myös kolmivaiheisissa piireissä.

Esimerkiksi jos sähkömoottorin jossakin johtimessa tapahtuu oikosulku, katkaisija katkaisee kaikki kolme vaihetta, ei yhtäkään vaurioitunutta. Tämä on merkittävä ja keskeinen ero, koska jos vain yksi vaihe kytketään pois päältä, moottori jatkaa toimintaansa kahdella vaiheella. Tämä toimintatapa on hätätilanne ja lyhentää huomattavasti laitteen käyttöikää ja voi jopa johtaa laitteiston hätävikaan. Lisäksi automaattiset katkaisijat on valmistettu toimimaan sekä vaihto- että tasajännitteellä.

Lämpö- ja virtarele

Sähköverkon suojalaitteiden joukossa on nykyään monia erilaisia reletyyppejä.

Lämpörele on yksi yleisimmistä laitteista, joka voi suojata sähkömoottoreita, lämmittimiä ja kaikkia teholaitteitaongelma, kuten ylikuormitusvirta. Tämän laitteen toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen, ja se perustuu siihen, että sähkövirta pystyy lämmittämään johdinta, jonka läpi se virtaa. Minkä tahansa lämpöreleen päätyöosa on bimetallilevy. Kun lämmitetään tiettyyn lämpötilaan, tämä levy taipuu, mikä katkaisee sähköisen kosketuksen piirissä. Luonnollisesti levyn kuumennus jatkuu, kunnes se saavuttaa kriittisen pisteen.

Lämmön lisäksi on olemassa muun tyyppisiä suojalaitteita, esimerkiksi virtarele, joka ohjaa verkon virran määrää. Siellä on myös jänniterele, joka reagoi verkon jännitteen muutokseen, ja erovirtarele. Viimeinen laite on vuotovirtasuoja. Tässä on tärkeää huomata, että katkaisijat, kuten sulakkeet, eivät voi reagoida virtavuodon esiintymiseen, koska tämä arvo on melko pieni. Mutta samalla tämä arvo on aivan riittävä tappamaan henkilön, joka on kosketuksissa tällaisen toimintahäiriön alaisen laitteen koteloon.

Jos on olemassa suuri määrä sähkölaitteita, joihin on liitettävä differentiaalivirtarele, tehosuojan koon pienentämiseen käytetään usein yhdistettyjä koneita. Tällaisia laitteita on tullut laitteista, joissa yhdistyvät katkaisija ja erovirtarele - differentiaalisuojakytkimet tai difautomatit. Tällaisia laitteita käytettäessä tehosuojan koko ei pienene, vaan asennusprosessi helpottuu huomattavasti.suojalaitteita, mikä puolestaan tekee niistä taloudellisempia.

Lämpöreleen tekniset tiedot

Lämpöreleiden pääominaisuus on vasteaika, joka riippuu kuormitusvirrasta. Toisin sanoen tätä ominaisuutta kutsutaan aikavirraksi. Jos tarkastellaan yleistä tapausta, niin ennen kuorman kohdistamista virta I₀ kulkee releen läpi. Tässä tapauksessa bimetallilevyn kuumennus on q_{0. Tätä ominaisuutta tarkasteltaessa on erittäin tärkeää ottaa huomioon, mistä tilasta (ylikuumentunut tai kylmä) laite laukeaa. Lisäksi näitä laitteita tarkasteltaessa on erittäin tärkeää muistaa, että levy ei ole lämpöstabiili oikosulkuvirran sattuessa.}

Lämpöreleiden valinta on seuraava. Tällaisen suojalaitteen nimellisvirta valitaan sähkömoottorin nimelliskuorman perusteella. Valitun relevirran tulee olla 1, 2-1, 3 moottorin nimellisvirrasta (kuormitusvirta). Toisin sanoen tällainen laite toimii, jos 20 minuutin sisällä kuormitus on 20 - 30%.

On erittäin tärkeää ymmärtää, että lämpöreleen toimintaan vaikuttaa merkittävästi ympäristön ilman lämpötila. Ympäristön lämpötilan nousun vuoksi tämän laitteen käyttövirta pienenee. Jos tämä ilmaisin eroaa liikaa nimellisarvosta, on tarpeen joko suorittaa releen tasainen lisäsäätö,tai ostaa uusi laite, mutta ottaen huomioon todellinen ympäristön lämpötila tämän laitteen työalueella.

Ympäristön lämpötilan vaikutuksen pienentämiseksi poimintavirran arvoon on ostettava rele, jolla on suurempi kuormitus. Lämpimän laitteen oikean toiminnan saavuttamiseksi se tulee asentaa samaan huoneeseen ohjattavan kohteen kanssa. On kuitenkin muistettava, että rele reagoi lämpötilaan, ja siksi sen sijoittaminen keskittyneiden lämmönlähteiden lähelle on kielletty. Kattilat, lämmityslähteet ja muut vastaavat järjestelmät ja laitteet katsotaan tällaisiksi lähteiksi.

Valitse laitteet

Sähkövastaanottimia ja sähköverkkoja suojaavia laitteita valittaessa on perustuttava nimellisvirtoihin, joille nämä laitteet on suunniteltu, sekä virtaan, joka syöttää verkkoa, johon tällaiset yksiköt asennetaan.

Suojalaitetta valittaessa on erittäin tärkeää pitää mielessä tällaisten epänormaalien toimintatilojen esiintyminen, kuten:

• vaiheiden väliset oikosulut;
• vaiheoikosulku koteloon;
• voimakas virran nousu, joka voi johtua puutteellisesta oikosulusta tai prosessilaitteiden ylikuormituksesta;
• täydellinen katoaminen tai liian suuri jännitteen aleneminen.

Oikosulkusuojauksen os alta se on suoritettava kaikille sähkövastaanottimille. Päävaatimus on, että laite irrotetaan verkosta, kunoikosulun esiintymisen tulee olla mahdollisimman pieni. Suojalaitteita valittaessa on myös tärkeää tietää, että täydellinen ylivirtasuojaus on järjestettävä, lukuun ottamatta muutamia seuraavista tapauksista:

• kun sähkövastaanottimien ylikuormittaminen teknisistä syistä on yksinkertaisesti mahdotonta tai epätodennäköistä;
• jos sähkömoottorin teho on alle 1 kW.

Lisäksi sähköisessä suojalaitteessa ei välttämättä ole ylikuormitussuojatoimintoa, jos se on asennettu valvomaan sähkömoottoria, joka toimii jaksoittaisesti tai jaksoittaisesti. Poikkeuksena on kaikkien sähkölaitteiden asentaminen huoneisiin, joissa on suuri palovaara. Tällaisissa huoneissa ylikuormitussuoja on asennettava kaikkiin laitteisiin poikkeuksetta.

Alijännitesuoja on asetettava joissakin seuraavista tapauksissa:

• sähkömoottoreille, joita ei voida kytkeä päälle täydellä jännitteellä;
• sähkömoottoreille, joissa itsestään käynnistyminen ei ole sallittua useista teknisistä syistä tai se on vaarallista työntekijöille;
• muille sähkömoottoreille, jotka on sammutettava kaikkien tähän verkkoon kytkettyjen sähkövastaanottimien kokonaistehon pienentämiseksi hyväksyttävään arvoon.

Erilaiset virrat ja suojalaitteiden valikoima

Vaarallisin on oikosulkuvirta. Suurin vaara on, että se on paljon suurempi kuin normaali käynnistysvirta, ja myös sen arvo voi vaihdella suuresti riippuen piirin osasta, jossa se esiintyy. Näin ollen, kun tarkastetaan suojalaitetta, joka suojaa piiriä oikosululta, sen on mahdollisimman nopeasti irrotettava piiri, kun tällainen ongelma ilmenee. Samanaikaisesti se ei saa missään tapauksessa toimia, kun jonkin sähkölaitteen käynnistysvirran normaaliarvo esiintyy piirissä.

Ylikuormitusvirran os alta kaikki on melko selvää. Tällaiseksi virraksi katsotaan mikä tahansa ominaisuuden arvo, joka ylittää sähkömoottorin nimellisvirran. Mutta tässä on erittäin tärkeää ymmärtää, että suojalaitteen on irrotettava piirin koskettimet ei aina, kun ylikuormitusvirta ei tapahdu. Tämä on tärkeää myös siksi, että sekä sähkömoottorin että sähköverkon lyhytaikainen ylikuormitus on joissain tapauksissa sallittua. On syytä lisätä tähän, että mitä lyhyempi kuorma, sitä suurempia arvoja se voi saavuttaa. Tämän perusteella käy selväksi, mikä on joidenkin laitteiden tärkein etu. Laitteiden suojausaste "riippuvaisella ominaisuudella" on tässä tapauksessa maksimi, koska niiden vasteaika laskee kuormituskertoimen kasvaessa tällä hetkellä. Siksi tällaiset laitteet ovat ihanteellisia ylivirtasuojaukseen.

Yhteenvetona voimme sanoa seuraavaa. Suojaa vastaanoikosulun vuoksi on valittava vapaakäyntilaite, joka konfiguroidaan käyttämään virtaa, joka on huomattavasti suurempi kuin käynnistysarvo. Päinvastoin, ylikuormitussuojaa varten suojakytkinlaitteella on oltava inertia sekä riippuvainen ominaisuus. Se on valittava siten, että se ei toimi sähkölaitteen normaalin käynnistyksen aikana.

Erityyppisten suojalaitteiden haitat

Varakeilla, joita käytettiin aiemmin laaj alti kytkinlaitteiden suojalaitteina, on seuraavat haitat:

• melko rajoitettu mahdollisuus käyttää ylivirtasuojana, koska syöttövirran purkaminen on melko vaikeaa;
• moottori jatkaa toimintaansa kahdella vaiheella, vaikka sulake katkaisee kolmannen, jolloin moottori vioittuu usein;
• joissain tapauksissa katkaisutehoraja ei ole riittävä;
• ei kykyä palauttaa virtaa nopeasti sähkökatkon jälkeen.

Koneiden ilmatyyppien os alta ne ovat täydellisempiä kuin sulakkeet, mutta niissä ei ole haittoja. Suurin ongelma sähköisten suojalaitteiden käytössä on, että ne eivät ole toiminn altaan valikoivia. Tämä on erityisen havaittavissa, jos asetuskoneessa esiintyy säätelemätön katkaisuvirta.

On asennuskoneita, joissa ylikuormitussuojaus suoritetaan lämpölaukaisimilla. Herkkyys janiiden viive on huonompi kuin lämpöreleillä, mutta samalla ne vaikuttavat kaikkiin kolmeen vaiheeseen kerralla. Mitä tulee yleisiin suojausautomaatteihin, täällä se on vielä pahempaa. Tämä on perusteltua sillä, että saatavilla on vain sähkömagneettisia päästöjä.

Magneettisia käynnistimiä käytetään usein, joihin on rakennettu lämpötyyppisiä releitä. Tällaiset suojalaitteet pystyvät suojaamaan sähköpiiriä ylikuormitusvirr alta kahdessa vaiheessa. Mutta koska lämpöreleillä on suuri inertia, ne eivät pysty tarjoamaan suojaa oikosulkuja vastaan. Pitokäämin asentaminen käynnistimeen voi tarjota alijännitesuojan.

Laadukas suoja sekä ylikuormitusvirraa että oikosulkua vastaan voidaan tarjota vain induktioreleillä tai sähkömagneettisilla releillä. Ne voivat kuitenkin toimia vain irrotettavan laitteen kautta, mikä tekee niiden kytkennästä monimutkaisemman.

Yllä olevan yhteenvedon perusteella voimme tehdä seuraavat kaksi johtopäätöstä:

1. Sähkömoottoreiden, joiden teho ei ylitä 55 kW, suojaamiseksi ylikuormitusvirroilta käytetään useimmiten magneettisia käynnistimiä sulakkeilla tai ilmalaitteilla.
2. Jos sähkömoottorin teho on yli 55 kW, niiden suojaamiseen käytetään sähkömagneettisia kontaktoreita ilma-ajoneuvojen kanssa tai suojareleitä. Tässä on erittäin tärkeää muistaa, että kontaktori ei salli piirin katkeamista oikosulun sattuessa.

Oikeaa laitetta valittaessa on erittäin tärkeää laskea suojalaitteet. Tärkein kaava on moottorin nimellisvirran laskenta, jonka avulla voit valita suojalaitteen sopivilla indikaattoreilla. Kaava näyttää tältä:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), jossa:}

I_{n on moottorin nimellisvirta, joka on A:ssa;}

R_{moottori on moottorin teho, joka on esitetty kW:na;}

U_{n on nimellisjännite V;}

cos q on aktiivinen tehokerroin;

n on hyötysuhde.

Nämä tiedot tuntemalla voit helposti laskea moottorin nimellisvirran ja valita sitten helposti sopivan suojalaitteen.

Erilaiset suojavarusteiden vauriot

Pääasiallinen ero sähköpiirien suojalaitteiden ja muiden laitteiden välillä on, että ne eivät vain korjaa vikaa, vaan myös irrottavat piirin, jos ominaisarvot ylittävät tietyt rajat. Vaarallisimmaksi ongelmaksi, joka usein poistaa suojavarusteet käytöstä, on tullut kuuro oikosulku. Tällaisen oikosulun sattuessa virtailmaisimet saavuttavat suurimmat arvot.

Kun tällainen ongelma ilmenee, syntyy usein sähkökaari, joka voi lyhyessä ajassa tuhota eristyksen ja sulattaa laitteen metalliosat.

Jos ylikuormitusvirtaa esiintyy liikaa, johtavat osat voivat ylikuumentua. Lisäksi on mekaanisia voimia, jotkalisää merkittävästi laitteen yksittäisten osien kulumista, mikä voi joskus johtaa jopa laitteen rikkoutumiseen.

On olemassa nopeita katkaisimia, jotka ovat alttiita sellaisille ongelmille kuin liikkuvan varren ja liikkuvan koskettimen hankausta valokaaren seiniä vasten sekä demagnetoivan kelatangon oikosulkemiseen koteloon. Usein kosketuspinnat, männät ja käyttösylinterit kuluvat liikaa.

Nopeiden koneiden korjaus

Kaikkien suurten nopeuksien suojalaitteiden korjaus on suoritettava samassa järjestyksessä. Suurinopeuksinen kytkin tai BV puhalletaan puhtaalla paineilmalla, jonka paine on enintään 300 kPa (3kgf/cm2). Sen jälkeen laite pyyhitään lautasliinoilla. Seuraavaksi sinun on poistettava esineet, kuten kaarikouru, estolaite, pneumaattinen toimilaite, liikkuva kosketinankkuri, induktiivinen shuntti ja muut.

Laitteen suora korjaus suoritetaan erityisellä korjausosastolla. Valokaarikouru puretaan, sen seinät puhdistetaan erityisessä ruiskupuhalluskoneessa, minkä jälkeen ne pyyhitään ja tarkastetaan. Tämän kammion yläosaan lastut voidaan sallia, jos niiden mitat eivät ylitä 50x50 mm Seinämäpaksuuden murtumiskohdissa tulee olla 4-8 mm. Valokaarikourun sarvien välinen vastus on mitattava. Joissakin näytteissä ilmaisimen on oltava vähintään 5 MΩ ja joidenkin vähintään 10 MΩ.

Vaurioitunut osio on leikattavakoko pituudeltaan. Kaikki vastaavat hakkuupaikat tulee puhdistaa huolellisesti. Sen jälkeen liimattavat pinnat voidellaan epoksihartsipohjaisella liimaliuoksella. Jos rikkinäisiä tuuletinlevyjä löytyy, ne vaihdetaan. Jos ne ovat vääntyneet, ne on tasoitettava ja palautettava käyttöön. Siellä on myös kaarikouru, joka tulee puhdistaa mahdollisista saostumista ja sulamisesta.