7.3 Електричні апарати захисту та керування
7.3.1 Плавкі запобіжники
Плавкий запобіжник (ПЗ) – це апарат, призначений для автоматичного захисту провідників й електрообладнання (машин та апаратів) від струмів КЗ і струмів тривалого перевантаження.
Основна частина ПЗ – калібрована (розрахована на певний допустимий струм) плавка вставка – вмикається в електричне коло послідовно.
Основні параметри ПЗ:
– номінальний струм плавкої вставки (Ів.ном) – це найбільший за значенням струм, при якому запобіжник може працювати, не згораючи, необмежено довго;
– номінальний струм (Іном) запобіжника (патрона, контактів).
В один і той же патрон запобіжника можна встановити плавкі вставки на різні номінальні струми, що не перевищують номінальний струм запобіжника.
Залежно від матеріалу плавкої вставки запобіжники поділяються на:
– інерційні – з великою тепловою інерцією. Вони можуть витримувати значні короткотермінові перевантаження струмом (плавка вставка зі свинцю);
– малоінерційні – з малою тепловою інерцією, тобто з обмеженою здатністю до перевантаження (плавка вставка з цинку або міді).
У СНД прийнята така шкала стандартних номінальних струмів плавких вставок: Ів.ном = 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850, 1000А.
У силових та освітлювальних мережах до 1000 В застосовують такі типи запобіжників:
пробкові (типи Н-10, Н-60, РПС, ПЦУ);
трубчасті розбірні (ПР2 – без наповнювача) й нерозбірні (НПН, НПР, з наповнювачем – кварцовим піском).
Струмочасова характеристика ПЗ – це залежність часу розплавлення його каліброваної вставки від струму в навантаженні (рис. 7.1).
Чим більший струм, тим швидше спрацьовує запобіжник.
Рисунок 7.1 – Струмочасова характеристика
7.3.2 Електричні реле
Електричне реле – це апарат, який здійснює автоматичне перемикання контактів у колі керування іншого апарата. Контакти реле встановлюються:
на замикання (З);
на розмикання (Р);
на перемикання (П).
За призначенням реле поділяють:
на реле захисту;
на реле керування (реле напруги, струму, часу, вказівні, проміжні).
Реле захисту та управління – це апарати багаторазової дії. Поширені електромагнітні реле типів:
клапанні;
із поворотним якорем;
соленоїдні.
Основні характеристики реле:
значення величини спрацювання та відпускання;
коефіцієнт повернення;
час спрацювання.
Коефіцієнт повернення – це відношення величини відпускання й спрацювання цього реле (завжди менше від одиниці).
Час спрацювання реле (або витримка часу) – це час від подачі сигналу на вхід реле до моменту його вмикання.
Реле максимального струму – застосовується в електроустановках для автоматичного захисту від КЗ. Це апарат багаторазової дії. Для них час відключення – 0,1 ÷ 0,2 с.
Номінальний струм реле – це довготривало допустимий струм у його котушці (Ін.к).
Струм уставки реле (Іуст.) – це значення струму спрацювання, на який відрегульоване реле.
Для захисту АД струм уставки вибирається з умови:
Іуст. ≥ 1,3 ÷ 1,5 Іпуск. – для АД із КЗ ротором;
Іуст. ≥ 2,25 ÷ 2,5 Іном. – для АД із фазним ротором.
Реле напруги – реагують на підвищення напруги джерела живлення. Конструктивно вони такі, як і реле струму, але котушка розрахована на ввімкнення в мережу паралельно, тобто на повну напругу.
Теплові реле – призначені для захисту електродвигунів від тривалих перевантажень, які ведуть до перегріву двигунів.
Крім того, два одноелементних (або одне двоелементне теплове реле) захищають трифазні АД від роботи на двох фазах. Від струмів КЗ теплові реле не захищають через їх значну теплову інерційність. Основний елемент теплових реле – біметалева пластина з двох зварених між собою пластин із різних металів чи сплавів із різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення. Принцип дії реле базується на згинанні біметалевої пластини при її нагріванні. Цей нагрів здійснюється безпосередньо струмом силового кола. При цьому деформована пластина діє на контакти, які розмикають силові ланцюги. При охолодженні біметалевої пластини впродовж 3 – 5 хв. вихідне положення реле поновлюється натисканням на кнопку повернення, а у реле із самоповерненням – автоматично.
Номінальний струм теплового реле (Ін.р.) – це найбільший струм, при якому реле в умовах нормальної температури оточуючого повітря ще не спрацьовує.
Для захисту повинна виконуватись умова
Ін.р. ≥ Ін.н.е. ≈ Ін.дв , (7.1)
де Ін.р. – номінальний струм теплового реле;
Ін.н.е. – номінальний струм нагрівального елемента;
Ін.дв – номінальний струм двигуна.
Реле часу – здійснюють (у заданій послідовності та тривалості) вмикання або вимикання електроапаратів. Реле часу мають характеристику з незалежною від струму витримкою часу. Випускаються:
– електромагнітні;
– напівпровідникові;
– двигунні (моторні) реле часу.
Проміжні реле – застосовуються для розвантаження малопотужних основних реле, передачі їх сигналів апаратам вимикання або перемикання з великими струмами та розміщення їх по ланцюгах сигналізації (сигнальних реле, сирен, дзвінків, сигнальних ламп).