Будова та принцип дії розчіплювачів

⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 46Следующая ⇒

1.Плавкий запобіжник–електричний комутаційний апарат одноразової дії, який при розплавлянні одного або декількох спеціально спроектованих та розрахованих елементів (плавких вставок) розмикає електричне коло, в яке він включений, відключаючи струм, величина якого перевищує задане значення протягом достатньо тривалого часу.

Плавкий запобіжник є історично першим та найбільш поширеним апаратом захисту. Плавкий запобіжник надійно захищає електричне коло від КЗ та великих перевантажень, ненадійно — від малих перевантажень. Технічні вимоги до плавких запобіжників регламентуються національним стандартом ДСТУ IEC 60269-1.

Плавкий запобіжник складається з трьох основних частин: корпуса (призначений для монтажу складових елементів плавкого запобіжника), контактів (призначені для вмикання плавкого запобіжника в монтажну панель) і плавкої вставки(чутливий елемент). Деякі плавкі запобіжники оснащуються покажчиком спрацювання (індикатором), який дозволяє візуально визначати стан (цілісність) плавкої вставки.Принцип дії плавкого запобіжника базується на виділенні тепла Qструмом, силою І, що проходить по плавкій вставці опоромRза проміжок часу t (закон Джоуля-Ленца):

Q = І²R×t (7.6)

У нормальних умовах це тепло розсіюється в навколишнє середовище. Якщо кількість виділеного тепла перевищує кількість відведеного тепла, то його надлишок викликає підвищення температури вставки і вона перегоряє (плавиться або спрацьовує).

ДВèКорпус плавкого запобіжника виготовляється з негорючих матеріалів (полімери, скло, кераміка). Більшість плавких запобіжників виготовляється із закритим корпусом. Плавкі запобіжники із закритим корпусом можуть бути з наповнювачем і без нього (рис. 7.15).

Рис. 7.15. Конструкція плавкого пластинчатого запобіжника серії ПН-2:

де: 1 – контакт; 2, 3 – гвинти; 4 – пластини кріплення; 5 – диски; 6 – плавка вставка; 7 – порцелянова трубка; 8 – азбестова прокладка; 9 – кварцовий пісок; 10 – свинцево-олов'яна напайка

У плавких запобіжниках з наповнювачем електрична дуга, що виникає при розплавлянні плавкої вставки, гаситься в порошкоподібному або зернистому наповнювачі, а у плавких запобіжниках без наповнювача — внаслідок високого тиску газів у корпусі. ƒ

2. Тепловий роз’єднувач, або біметалевийрозчіплювач (теплове реле)–роз'єднувач, який працює в зоні струмів перевантаження.

Тепловий роз'єднувач являє собою біметалеву пластину, що нагрівається струмом, який протікає. Під час протікання струму, вище допустимого значення, біметалічна пластина вигинається і приводить до дії механізм розчеплення.

Час спрацьовування залежить від струму, котрий протікає крізь АВ (див. струмо-часову характеристику) і може змінюватися від секунд до години. Мінімальний струм, за якого тепловий роз'єднувач має спрацьовувати за проміжок часу не більше 1 години (при I_n ≤ 63 А) або 2 години (при I_n> 63 А) становить 1,45 від номінального струму I_n запобіжника (згідно ГОСТ Р 50345-99, розділ 8.6.1). На відміну від плавкого запобіжника, автоматичний вимикач готовий до наступного використання після охолодження пластини.

Основою теплового розчеплювача (РТ) є біметалевий елемент, який складається із двох пластин з різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення. Пластини жорсткоз’єднані між собою гарячою прокаткою або зварюванням. При стру-мових перевантаженнях нагрів біметалевого елемента приводить дойого вигину убік пластини з меншим температурним коефіцієнтомлінійного розширення.

Теплові реле застосовуються для захисту від перевантажень. Достатньо часто теплові реле для захисту від перевантажень електричних двигунів вбудовуються у магнітні пускачі.

Чутливим елементом теплового реле є біметалева пластина, що нагрівається струмом (подібно тепловому розчіплювачу автоматичного вимикача). Нагрівання біметалевої пластини може здійснюватися від спеціального нагрівального елемента, що вмикається паралельно біметалевій пластині (аналогічно тепловому розчіплювачу непрямої дії), або від струму в самій біметалевій пластині (розчіплювач із безпосереднім нагрівом), або комбіновано (розчіплювач зі змішаним нагрівом).

При проходженні струму перевантаження по нагрівальному елементу 2 біметалевої пластини 1 теплового реле її незакріплений кінець вигинається униз (у бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного поширення) і звільняє засувку 3, яка, у свою чергу, звільняє важіль 4. Важіль 4 під дією пружини 5 повертається проти стрілки годинника і розмикає контакти 8. Кнопка 6 призначена для ручного повертання важеля 4 у вихідне положення. Гвинт 7 є регулювальним.

Рис. 7.15.Конструкція теплового реле з розчіплювачем із безпосереднім нагрівом,

де: 1 – біметалева пластина; 2 – нагрівальний елемент; 3 – засувка; 4 – важіль; 5 – пружина; 6 – кнопка; 7 – регулювальний гвинт; 8 – контакти.

3.Електромагнітний (магнітний, миттєвий) розчіплювач–це соленоїд (котушка зі струмом), рухоме осердя якого може приводити в дію механізм розчеплення у випадку проходження по колу струму, який входить в зону струмів коротких замикань.

Струм, що проходить обмоткою соленоїда викликає втягування осердя, яке розмикає струмові контакти. Миттєвий роз'єднувач, на відміну від теплового, спрацьовує дуже швидко (частки секунди), але за значно більшого перевищення струму: в 2÷10 разів від номіналу. Зазначимо, що автоматичні вимикачі поділяються на типи A, B, C і D, залежно від чутливості миттєвого розчіплювача).

Під час розчеплення контактів може виникнути електрична дуга, тому контакти мають особливу форму, можуть мати накладки, або напилення з тугоплавких металів, які добре проводять струм (мідь, срібло) і знаходяться поряд з дугогасною камерою.

4.Комбінований розчіплювач– це наявність теплового і електромагнітного розчеплювача одночасно.

В автоматах з комбінованим розчіплювачем за умови виникнення струмів перевантаження спрацьовує тепловий розчеплювач, а при струмах КЗ – електромагнітний.

Обидва розчеплювачі діють на відключаючу рейку 4 (див. рис. 7.16).

А

Б

Рис. 7.16. Комбінований розчіплювач, справа – конструкція розчіплювача АВ виду ВА-51 на струм 200 А

де :А – електромагнітний розчіплювач; Б – біметалевий розчіплювач

Пластина впливає на рейку 4 механізму вільного розчіплювання. При цьому контакти розмикаються під дією пружини, що відключає. Регулювання уставки струму спрацьовування здійснюються гвинтом 3. При номінальних струмах вище 100 А термобіметалева пластина застосовується разом із шунтом 1. Аварійне відключення електричного кола, що захищається, у зоні струмів КЗ здійснюється АВза допомогою електромагнітного розчеплювача максимального струму [54].

Електромагнітний розчеплювач являє собою електромагніт, абосоленоїд 7, якір, або рухоме осердя 5 якого має вільний хід5-10 мм. По котушці 8 розчеплювача протікає струм навантаження. Уставка струму спрацьовування електромагніта регулюється зміною натягу протидіючої пружини абозміною числа витків котушки.

4.Максимальні розчіплювачі струму представляють собою електромагнітні та термобіметалеві механізми, які спрацьовують і викликають відключення АВ миттєво, або з витримкою часу. Аварійне відключення АВ при спрацьовуванні розчеплювача відбувається внаслідок впливу останнього на механізм вільного розчеплення. При цьому порушується зв’язок між приводом і контактною системою, і вона переходить у відключене положення під дією вимикаючих пружин незалежно від стану приводу. Розчеплювач максимального струму спрацьовує при струмі більшому струму вставки.

5.Розчіплювачі мінімальної напругизастосовуються для дистанційного відключення вимикача і спрацьовують при зниженні напруги на котушці менше заданого. Для отримання необхідних захисних характеристик застосовується блок управління на напівпровідникових приладах (напівпровідниковий розчіплювач), який отримує сигнал від вимірювального органу (трансформатора струму) і подає сигнал для відключення на незалежний електромагнітний розчіплювач. Автомати з розчіплювачами мінімальної напруги (електромагнітне реле мінімальної напруги) служать для нульового захисту.

6.Напівпровідниковий розчеплювач– ценапівпровідниковий блок (приставка), які вбудовані стаціонарно в корпус АВ. У випадку виникнення аварійного режиму (перенавантаження або КЗ) напівпровідниковий блок видає команду на спрацювання АВ. Як вихідне реле напівпровідникового розчеплювача використовується незалежний електромагнітний або індукційно-динамічнийрозчеплювач.Напівпровідниковий розчеплювач для АВ складається з напівпровідникового блоку керування й вимірювальних елементів – трансформаторів струму для розчеплювачів змінного струму й магнітних підсилювачів для розчеплювачів постійного струму. Блоки керування виконані в пластмасовому кожусі, усередині якого на друкованих платах розташовані напівпровідникові елементи.

7.Незалежний електромагнітний розчеплювач(НЕР) – церозчеплювач, який має живлення від зовнішнього джерела та має обмотку, що розрахована на короткочасний режим роботи.Іншими словами, для дистанційного відключення АВ встановлений незалежний електромагнітний розчеплювач, обмотка якого розраховується на короткочасний режим роботи від зовнішнього джерела живильної напруги. НЕРмонтується усередині вимикача і являє собою електромагніт з котушкою і прямоходовим якорем. Номінальний режим роботи НЕР короткочасний. НЕРкінематично зв’язаний з механізмом керування і забезпечує відключення вимикача при подачі на його котушку напруги від зовнішнього джерела живлення, або від блоку управління напівпровідниковим розчеплювачем.Живлення від стороннього зовнішнього джерела напруги подається на котушку НЕР через розмикальні допоміжні контакти, що охороняє котушку НЕР від тривалого перебування під струмом.

8.Розчеплювач нульової напруги (РНН) – цеелектромагніт з поворотним якорем, котушка якого підключена на напругу контрольованого кола.РНН монтується всередині вимикача.Номінальний режим роботи РНН – тривалий. У робочому положенні якір притягнутий до осердя. При неприпустимому зниженні напругив контрольованому колі якір відпадає, впливаючи на відключаючу рейку механізму вільного розчеплення АВ. За відсутності мережевої напруги РНН перешкоджає повторному включенню відключеного вимикача. РНН не відключає включений вимикач при напрузі на його котушці 0,55 номінального і вище. РНН не перешкоджає включенню відключеного вимикача при напрузі на його котушці 0,85 номінального і вище. РНН перешкоджає включенню відключеного вимикача при напрузі 0,3 номінального і нижче.

9. Розчеплювач надструму– розчеплювач, ініціюючий розмикання АВ з витримкою часу або без неї, коли електричний струм в розчеплювача перевищить зумовлене значення.

Розчеплювач надструму ініціює розмикання АВ (з витримкою часу або без неї), коли електричний струм в цьому розчеплювачі перевищить задане значення. Розчеплювач надструму може мати попередньо-залежну витримку часу, при якій час його спрацьовування знаходиться в зворотній залежності від значення надструму, що протікає в головному колі АВ.Розчеплювач надструму АВ орієнтований на захист від струмів перенавантаження (як розчеплювач перенавантаження) і струмів КЗ (як розчеплювач КЗ). Розчеплювач перенавантаження зазвичай має обернено-залежну витримку часу. Розчеплювач КЗ викликає розмикання АВ без витримки часу. Час спрацювання розчеплювача надструму АВ залежить від часу спрацьовування зазначених розчеплювачів.

Рис. 7.17.Часо-струмова характеристика

розчеплювача надструму АВ

Таким чином, для захисного автоматичного відключення живлення можна використовувати пристрої захисту, які реагують на надструми. Очевидно, що надструм– струм, значення якого перевищує найбільше робоче (розрахункове) значення струму електричного кола. До надструмів відносяться струми перевантаження і струми КЗ.

10. Автоматичні вимикачі (АВ) з мікроконтролерним керуванням та з напівпровідниковими розчіплювачами– це мікроелектронні системи на основі мікропроцесорів і мікроконтролерів (МК), які дозволять керувати комутаціями в мережі зі значно вищою швидкодією і точністю, ніж традиційні схеми. Використання АВ з мікроконтролерним керуванням, у порівнянні зі звичайними вимикачами, має ряд переваг[54]:

1. Наочність процесу роботи.

2. Постійна діагностика електроустаткування, що дозволяє проводити передаварійну профілактику вимикача.

3. Можливість реєстрації й збереження всіх величин, контрольованих параметрів у передаварійних і аварійних режимах роботи, що дозволяє провести точний поставарійний комп’ютерний аналіз.

4. Можливість реалізації ряду допоміжних функцій керування й контролю.

5. Висока точність спрацьовування.

6. Селективність дії захисту.

7. Гнучке настроювання розчеплювачів.

8. Незалежність роботи розчеплювачів від температури навколишнього середовища

Мікроконтролер вибирають виходячи з умови забезпечення тривалості циклу аналого-цифрових перетворюваннях (АЦП)– перетворення вхідних сигналів в двійковий код і запису їх в запам’ятовуючий пристрій.

____________________________

Таким чином, підсумовуючи вище викладене зазначимо, що з тих функцій, які виконує захисний автомат, випливає його пристрій. Це вимикач, який забезпечує розмикання електричного кола від перевищення сили струму, або від нагрівання. Тобто в автоматі два контури, спрямовані на гарантоване розмикання ланцюга (комбінований розчіплювач)

При нагріванні біметалева пластина змінює форму і об’єм, за рахунок чого і забезпечує фізичне роз’єднання контактів (тепловий розчіплювач).

Електромагнітний розчіплювач, при неприпустимих зміни параметрів струму, створює поля всередині котушки, де розташований переміщається штовхач, також розмикає коло.

Електрична дуга, яка виникає при включенні - виключенні на контактах, гаситься дугогасною камерою.

До автоматів без витримки часу відносяться універсальні та установочні серій АВМ, А 3100, А 3700, “Електрон”, АЕ-1000, АЕ-2000, АП-25, АП-50, АК-50, А-63, АС-25, АБ-25м тощо.

Звичайні АВ мають час спрацьовування Dt_с = 0,02 ¸ 0,1 с. Тиристорні й інші напівпровідникові АВ надійно захищають людину від ураження електричним струмом за рахунок швидкодії (Dt_с£ 0,005 с). У селективних АВ час спрацьовування регулюється в межах Dt_с = 0,005 ¸ 1 с.

Студенти повинні мати хоча елементарні уявлення про напівпровідникові та мікропроцесорні пристрої релейного захисту на базі діодів, стабілітронів, транзисторів, тиристорів, оптронів, операційних підсилювачів, інтегральних мікросхем, в тому числі серії “Логіка – І”. Як вихідні елементи таких схем можуть використовуватися розв’язуючі реле на герконах, які мають підвищену швидкодію (Dt_с = 0,8 ¸ 8 мс). Не поступаючись аналоговим реле за чутливістю, селективністю та швидкодією (Dt_с< 0,05с), мікропроцесорні реле мають більш високу надійність, пов’язану з великим ступенем інтеграції елементів та наявністю пристрою функціонального діагнозу, високим рівнем адаптації (можливості автоматичної зміни параметрів і уставок реле при зміні режимів роботи електроустаткування, яке захищається), наявності автоматичного самоконтролю та реєстрації в блоці пам’яті вхідних величин роботи реле при аварійних режимах.

⇐ Предыдущая 18 19 20 21 222324 25 26 27 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 417.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...