55. Аппаратура управления и защиты схем электропитания

Аппаратура управления и защиты, устанавливаемая в системе электропи­тания приборов и средств автоматизации, должна обеспечивать:

• включение и отключение электроприемников и участков сетей в нор­мальном режиме работы, надежное отсоединение электроприемников и линии для ревизий и ремонтных работ;

• защиту от всех видов коротких замыканий и от перегрузки в тех случаях, когда она требуется;

Для выполнения указанных требований применяются определенные соче­тания аппаратов управления и защиты. Обычно в питающей и распределитель­ных сетях системы электропитания используются:

• в питающих линиях - автоматический выключатель, выключатель (па­кетный выключатель, ключ управления, рубильник, тумблер) - предо­хранитель;

• в цепях электродвигателей исполнительных механизмов и электропри­водов задвижек (вентилей) - автоматический выключатель - магнитный пускатель; выключатель - предохранитель - магнитный пускатель;

• в цепях контрольно-измерительных приборов, регулирующих устройств, трансформаторов, выпрямителей и т. д. - выключатель - предохранитель; автоматический выключатель (последний, если он обладает достаточной чувствительностью к токам короткого замыкания и если это оправдано экономически и требованиями удобства эксплуатации);

• в питающих цепях схем производственной сигнализации - выключатель - предохранитель; автоматический выключатель;

• в цепях стационарного освещения щитов - выключатель - предохрани­тель.

Особо важную роль выполняют аппараты защиты, так как бесперебойная работа электрических установок невозможно без защитных устройств, своевре­менно отключающих поврежденные элементы, быстро реагирующих на нару­шения нормальных условий работа электрического оборудования и действую­щих в определенной, заранее установленной последовательности во времени.

К аварийным или ненормальным режимам работы электроустановок сис­тем автоматизации относятся:

• многофазные (трех- и двухфазные) и короткие однофазные замыкания на корпус, нулевой провод или на землю в приборах, аппаратах, элек­троприводах исполнительных механизмов, задвижек и вентилей, прово­дах, кабелях и т. д.;

• короткие замыкания между витками обмоток аппаратуры (витковые за­мыкания);

• тепловые перегрузки электрооборудования и электропроводок из-за прохождения по ним повышенных токов.

Наиболее опасными аварийными режимами являются короткие замыкания. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают значений, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов в нормальном режиме, а их тепловое воздейст­вие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки.

Тепловые перегрузки могут возникать при длительном повышении напря­жения сети, обрыве одной из фаз, а в электродвигателях исполнительных меха­низмов и электроприводов задвижек - при заедании или застопоривании меха­низма. Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции, что приводит в конечном итоге к коротким за­мыканиям.

Аппаратура защиты может осуществлять один или несколько видов защи­ты.

Пакетные выключатели, рубильники, тумблеры служат для включения и отключения отдельных электроприемников и участков сетей в нормальном режиме, а также для отсоединения электроприемников и линий при производстве ремонтных работ.

Предохранители предназначены для защиты сетей и отдельных электроприемников от коротких замыканий и перегрузки.

Предохранители характеризуются номинальным напряжением, номинальным током и предельным отключаемым током.

Плавкая вставка перегорает тем быстрее, чем больший ток проходит через нее. Зависимость времени плавления вставки от тока, протекающего через вставку, называется защитной характеристикой плавкой вставки.

Плавкие предохранители имеют разброс в срабатывании. При одном и том же расплавляющем токе время плавления вставки зависит от многих причин: материала, сечения и длины вставки, состояния поверхности вставки и условий ее охлаждения, температуры окружающего воздуха и т. п. Кроме того, с течением времени защитные свойства плавкой вставки ухудшаются из-за ее старения.

Механизмы отключения автоматических выключателей построены на принципе свободного расцепления. Они обеспечивают моментное замыкание и размыкание контактов, не зависящее от скорости движения ручки (кнопки) управления, а также автоматическое отключение автоматического выключателя под действием расцепителей (независимо от положения в данный момент ручных органов управления).

Номинальное напряжение автоматического выключателя соответствует наибольшему номинальному напряжению сети, в которой разрешается применять данный автоматический выключатель.

Номинальный ток автоматического выключателя это наибольший ток, протекание которого через автоматический выключатель допустимо в течение неограниченно длительного времени.

Номинальный ток расцепителя - это наибольший ток, протекание которого допустимо в течение неограниченного времени и который не вызывает срабатывания расцепителя.

Каждый автоматический выключатель имеет определенного вида защитную характеристику - зависимость времени срабатывания от тока, проходящего через расцепитель.

Современные автоматы защиты обеспечивают комплексную защиту потребителей от перегрузок, включая в свой состав электромагнитные и тепловые расцепители.

В зависимости от величины тока срабатывания расцепителя автоматические выключатели подразделяются на несколько групп: B, C и D. Автоматические выключатели группы B имеют ток срабатывания расцепителя, превышающий номинальный ток (Iн) не более чем в 5 раз. Автоматы группы C срабатывают при 5…10 кратном превышении значения номинального тока, а группы D - более 10 Iн.

Наиболее распространенными при монтаже бытовых электросетей являются автоматические выключатели группы C.

В зависимости от количества полюсов автоматические выключатели подразделяются на одно-, двух- и трехполюсные.