Beveiligingsapparatuur: doel, typen, classificatie, specificaties, installatie, bedieningsfuncties, instellingen en reparatie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Beveiligingsapparaten zijn apparaten die zijn ontworpen om elektrische circuits, elektrische apparatuur, machines en andere eenheden te beschermen tegen bedreigingen die de normale werking van deze apparaten verstoren, en om ze te beschermen tegen overbelasting. Het is belangrijk om hier op te merken dat ze correct moeten worden geïnstalleerd en dat de handeling precies in overeenstemming met de instructies moet worden uitgevoerd, anders kunnen de beveiligingsapparaten zelf apparatuurstoringen, explosies, brand en andere dingen veroorzaken.

Basisvereisten voor de armatuur

Om het apparaat succesvol te laten werken, moet het aan de volgende vereisten voldoen:

• Beschermingsapparatuur mag onder geen enkele omstandigheid de temperatuur overschrijden die voor hen is toegestaan onder normale belasting van het elektrische netwerk of elektrische apparatuur.
• Het apparaat mag de apparatuur niet loskoppelen van de voeding tijdens kortdurende overbelasting, die vaak inschakelstroom, zelfstartstroom, enz. omvat.

Bij het kiezen van zekeringverbindingen moet u uitgaan van de nominale stroom in het gedeelte van het circuit dat dit apparaat zal beschermen. Deze regel voor het kiezen van beveiligingsapparaten is in ieder geval relevant bij het kiezen van een apparaat voor beveiliging. Het is ook belangrijk om te begrijpen dat bij langdurige oververhitting de beschermende eigenschappen aanzienlijk worden verminderd. Dit heeft een negatief effect op de apparaten, omdat ze op het moment van kritische belasting bijvoorbeeld gewoon niet kunnen uitschakelen, wat tot een ongeval zal leiden.

Beschermingsapparatuur moet het netwerk noodzakelijkerwijs uitschakelen wanneer er langdurige overbelasting optreedt binnen dit circuit. In dit geval moet de omgekeerde afhankelijkheid van de stroom met betrekking tot de belichtingstijd in acht worden genomen.

In ieder geval moet het beveiligingsapparaat het circuit aan het einde loskoppelen wanneer er een kortsluiting (kortsluiting) optreedt. Als er kortsluiting optreedt in een enkelfasig circuit, moet de uitschakeling plaatsvinden in een netwerk met een stevig geaarde nulleider. Als er kortsluiting optreedt in een tweefasig circuit, dan in een netwerk met geïsoleerde nulleider.

Elektrische circuitbeveiligingsinrichtingen hebben een uitschakelvermogen I _{pr. De waarde van deze parameter moet overeenkomen met de kortsluitstroom die kan optreden aan het begin van het beveiligde gedeelte. Als deze waarde lager is dan de maximaal mogelijke kortsluitstroom, is het mogelijk dat het proces van het loskoppelen van een deel van het circuit helemaal niet of met vertraging plaatsvindt. Hierdoor kunnen niet alleen de apparaten die op dit netwerk zijn aangesloten beschadigd raken, maar ook de elektrische circuitbeveiliging zelf. Om deze reden moet de brekende capaciteitsfactor zijn:groter dan of gelijk aan de maximale kortsluitstroom.}

Smeltbare zekeringen

Tegenwoordig zijn er verschillende apparaten voor het beschermen van elektrische netwerken, de meest voorkomende. Een van deze apparaten is een zekering. Het doel van dit type beveiligingsapparaat is dat het het netwerk beschermt tegen stroomoverbelastingen en kortsluitingen.

Tegenwoordig zijn er wegwerpapparaten, maar ook met verwisselbare inzetstukken. Dergelijke apparaten kunnen zowel in industriële behoeften als in het dagelijks leven worden gebruikt. Om dit te doen, zijn er apparaten die worden gebruikt in lijnen tot 1 kV.

Bovendien zijn er hoogspanningsapparaten die worden gebruikt in onderstations met een spanning van meer dan 1000 V. Een voorbeeld van een dergelijk apparaat kan een zekering zijn op hulptransformatoren van onderstations met 6/0, 4 kV.

Aangezien het doel van deze beveiligingsapparaten is om te beschermen tegen kortsluitingen en stroomoverbelastingen, worden ze veel gebruikt. Bovendien zijn ze heel eenvoudig en gemakkelijk te gebruiken, is hun vervanging ook snel en gemakkelijk en zijn ze op zich erg betrouwbaar. Dit alles heeft ertoe geleid dat dergelijke zekeringen heel vaak worden gebruikt.

Om de technische kenmerken te overwegen, kunt u het apparaat PR-2 nemen. Afhankelijk van de nominale stroom is dit apparaat verkrijgbaar met zes soorten cartridges, die verschillen in hun diameter. In de cartridge van elk van hen kan een inzetstuk worden geïnstalleerd met de verwachting van een andere nominale stroom. Toteen patroon van 15 A kan bijvoorbeeld worden uitgerust met zowel een 6 A- als een 10 A-inzetstuk.

Naast dit kenmerk is er ook het concept van onderste en bovenste teststroom. Wat betreft de lagere waarde van de teststroom, dit is de maximale waarde van de stroom, tijdens de stroom waarvan gedurende 1 uur in het circuit het circuitgedeelte niet wordt losgekoppeld. Wat betreft de bovenste waarde, dit is de minimale stroomcoëfficiënt die, wanneer deze gedurende 1 uur in het circuit stroomt, het inzetstuk in het beveiligings- en regelapparaat zal smelten.

Stroomonderbrekers

Stroomonderbrekers spelen dezelfde rol als zekeringen, maar hun ontwerp is complexer. Dit wordt echter gecompenseerd door het feit dat schakelaars veel handiger in gebruik zijn dan zekeringen. Als er bijvoorbeeld een kortsluiting in het netwerk optreedt als gevolg van veroudering van de isolatie, kan de schakelaar het beschadigde gedeelte van het elektrische circuit loskoppelen van de stroomvoorziening. Tegelijkertijd kan het besturings- en beveiligingsapparaat zelf vrij eenvoudig worden hersteld, na gebruik hoeft het niet door een nieuw exemplaar te worden vervangen en na reparatiewerkzaamheden kan het het gedeelte van het circuit dat onder zijn controle staat opnieuw betrouwbaar beschermen. Het is erg handig om dit soort schakelaars te gebruiken als het nodig is om routinematige reparaties uit te voeren.

Wat betreft de productie van deze apparaten, is de belangrijkste indicator de nominale stroom waarvoor het apparaat is ontworpen. In dit opzicht is er een enorme keuze, waardoor u voor elke ketting de meest geschikte kunt kiezen.apparaat. Als we het hebben over de bedrijfsspanning, dan zijn ze, net als zekeringen, verdeeld in twee typen: met spanning tot 1 kV en hoogspanning met een bedrijfsspanning boven 1 kV. Het is belangrijk om hier aan toe te voegen dat hoogspanningsbeveiligingsapparatuur voor elektrische apparatuur en elektrische circuits in vacuüm wordt geproduceerd, met een inert gas of olie gevuld. Dit ontwerp maakt het op een hoger niveau mogelijk om het circuit uit te schakelen wanneer een dergelijke behoefte zich voordoet. Een ander belangrijk verschil tussen stroomonderbrekers en zekeringen is dat ze niet alleen zijn gemaakt voor gebruik in enkelfasige, maar ook in driefasige circuits.

In het geval van een kortsluiting met de aarde van een van de geleiders van een elektromotor, zal de stroomonderbreker bijvoorbeeld alle drie de fasen uitschakelen, en niet één beschadigde. Dit is een significant en essentieel verschil, want als slechts één fase wordt uitgeschakeld, blijft de motor op twee fasen werken. Deze bedrijfsmodus is een noodgeval en verkort de levensduur van het apparaat aanzienlijk en kan zelfs leiden tot een noodstoring van de apparatuur. Bovendien zijn automatische stroomonderbrekers vervaardigd om te werken met zowel AC- als DC-spanning.

Thermisch en stroomrelais

Tegenwoordig zijn er veel verschillende soorten relais onder elektrische netwerkbeveiligingsapparaten.

Het thermische relais is een van de meest voorkomende apparaten die elektrische motoren, verwarmingen en alle stroomapparaten kunnen beschermen tegenprobleem zoals overbelastingsstroom. Het werkingsprincipe van dit apparaat is heel eenvoudig en is gebaseerd op het feit dat elektrische stroom de geleider kan verwarmen waardoor deze stroomt. Het belangrijkste werkende deel van elk thermisch relais is een bimetalen plaat. Bij verhitting tot een bepaalde temperatuur buigt deze plaat, waardoor het elektrische contact in het circuit wordt verbroken. Uiteraard zal de verwarming van de plaat doorgaan totdat het kritieke punt bereikt is.

Naast thermische zijn er andere soorten beveiligingsapparaten, bijvoorbeeld een stroomrelais dat de hoeveelheid stroom in het netwerk regelt. Er is ook een spanningsrelais dat reageert op een verandering in de spanning in het netwerk en een verschilstroomrelais. Het laatste apparaat is een lekstroombeveiliging. Het is belangrijk om hier op te merken dat stroomonderbrekers, net als zekeringen, niet kunnen reageren op het optreden van stroomlekkage, omdat deze waarde vrij klein is. Maar tegelijkertijd is deze waarde voldoende om een persoon te doden die in contact komt met een apparaat dat onderhevig is aan een dergelijke storing.

Als er een groot aantal elektrische apparaten is die een differentieelstroomrelais moeten aansluiten, worden vaak gecombineerde machines gebruikt om de grootte van het vermogensscherm te verkleinen. Apparaten die een stroomonderbreker en een differentieelstroomrelais combineren - differentiële beveiligingsstroomonderbrekers, of difautomats, zijn dergelijke apparaten geworden. Bij het gebruik van dergelijke apparaten wordt niet alleen de grootte van het vermogensscherm verkleind, maar wordt het installatieproces aanzienlijk vergemakkelijkt.beschermingsapparaat, wat ze op hun beurt zuiniger maakt.

Thermische relaisspecificaties

Het belangrijkste kenmerk van thermische relais is de responstijd, die afhangt van de belastingsstroom. Met andere woorden, deze eigenschap wordt tijdstroom genoemd. Als we het algemene geval beschouwen, zal voordat de belasting wordt toegepast, de stroom I₀ door het relais stromen. In dit geval zal de verwarming van de bimetalen plaat q_{0 zijn. Bij het controleren van deze eigenschap is het erg belangrijk om te overwegen vanuit welke staat (oververhit of koud) het apparaat wordt geactiveerd. Bovendien is het bij het controleren van deze apparaten erg belangrijk om te onthouden dat de plaat niet thermisch stabiel is wanneer er een kortsluitstroom optreedt.}

De keuze van thermische relais is als volgt. De nominale stroom van een dergelijk beveiligingsapparaat wordt geselecteerd op basis van de nominale belasting van de elektromotor. De geselecteerde relaisstroom moet 1, 2-1, 3 van de nominale motorstroom (belastingstroom) zijn. Met andere woorden, zo'n apparaat zal werken als binnen 20 minuten de belasting van 20 tot 30% is.

Het is erg belangrijk om te begrijpen dat de werking van het thermische relais aanzienlijk wordt beïnvloed door de omgevingsluchttemperatuur. Door de stijging van de omgevingstemperatuur zal de bedrijfsstroom van dit apparaat afnemen. Als deze indicator te veel afwijkt van de nominale waarde, moet ofwel een extra soepele aanpassing van het relais worden uitgevoerd,of koop een nieuw apparaat, maar houd rekening met de werkelijke omgevingstemperatuur in het werkgebied van dit apparaat.

Om het effect van de omgevingstemperatuur op de opneemstroomwaarde te verminderen, is het noodzakelijk om een relais met een hogere belasting aan te schaffen. Om de juiste werking van een warm apparaat te bereiken, moet het in dezelfde ruimte als het gecontroleerde object worden geïnstalleerd. Houd er echter rekening mee dat het relais reageert op temperatuur en daarom is het verboden om het in de buurt van geconcentreerde warmtebronnen te plaatsen. Ketels, verwarmingsbronnen en andere soortgelijke systemen en apparaten worden als dergelijke bronnen beschouwd.

Selecteer apparaten

Bij het kiezen van apparatuur voor het beschermen van elektrische ontvangers en elektrische netwerken, moet worden gebaseerd op de nominale stroomsterkte waarvoor deze apparaten zijn ontworpen, evenals op de stroom die het netwerk levert waar dergelijke eenheden worden geïnstalleerd.

Bij het kiezen van een beveiligingsapparaat is het erg belangrijk om rekening te houden met het optreden van abnormale bedrijfsmodi zoals:

• fase-naar-fase kortsluitingen;
• fase kort naar hoofdletter;
• een sterke toename van de stroom, die kan worden veroorzaakt door een onvolledige kortsluiting of een overbelasting van procesapparatuur;
• volledige verdwijning of te veel vermindering van de spanning.

Wat betreft kortsluitbeveiliging, deze moet worden uitgevoerd voor alle elektrische ontvangers. De belangrijkste vereiste is dat het loskoppelen van het apparaat van het netwerk wanneer:het optreden van een kortsluiting moet zo minimaal mogelijk zijn. Bij het kiezen van beveiligingsapparatuur is het ook belangrijk om te weten dat volledige overstroombeveiliging moet worden geboden, met uitzondering van enkele van de volgende gevallen:

• wanneer overbelasting van elektrische ontvangers om technologische redenen gewoonweg onmogelijk of onwaarschijnlijk is;
• als het vermogen van de elektromotor minder is dan 1 kW.

Bovendien mag een elektrisch beveiligingsapparaat geen overbelastingsbeveiligingsfunctie hebben als het is geïnstalleerd om een elektromotor te bewaken die in intermitterend of intermitterend bedrijf wordt gebruikt. Een uitzondering is het plaatsen van eventuele elektrische apparaten in ruimtes met een hoog brandgevaar. In dergelijke ruimtes moet zonder uitzondering op alle apparaten een overbelastingsbeveiliging worden geïnstalleerd.

Onderspanningsbeveiliging moet in sommige van de volgende gevallen worden ingesteld:

• voor elektromotoren die niet op volle spanning kunnen worden ingeschakeld;
• voor elektromotoren waarbij zelfstarten om een aantal technologische redenen niet is toegestaan of gevaarlijk is voor werknemers;
• voor alle andere elektromotoren die moeten worden uitgeschakeld om het totale vermogen van alle aangesloten elektrische ontvangers op dit netwerk tot een acceptabele waarde te verminderen.

Rassen van stromen en selectie van beveiligingsapparaat

Het gevaarlijkste is de kortsluitstroom. Het grootste gevaar is dat het veel groter is dan de normale startstroom, en ook de waarde ervan kan sterk variëren, afhankelijk van het gedeelte van het circuit waar het optreedt. Dus bij het controleren van een beveiligingsapparaat dat een circuit beschermt tegen kortsluiting, moet het zo snel mogelijk het circuit loskoppelen wanneer een dergelijk probleem zich voordoet. Tegelijkertijd mag het in geen geval werken wanneer een normale waarde van de startstroom van een elektrisch apparaat in het circuit optreedt.

Wat betreft de overbelastingsstroom, alles is hier vrij duidelijk. Een dergelijke stroom wordt beschouwd als elke waarde van de karakteristiek die de nominale stroom van de elektromotor overschrijdt. Maar hier is het erg belangrijk om te begrijpen dat niet elke keer dat een overbelastingsstroom optreedt, het beveiligingsapparaat de contacten van het circuit moet loskoppelen. Dit is ook belangrijk omdat een kortstondige overbelasting van zowel de elektromotor als het elektriciteitsnet in sommige gevallen toelaatbaar is. Het is de moeite waard om hier toe te voegen dat hoe korter de belasting, hoe groter de waarden die deze kan bereiken. Op basis hiervan wordt duidelijk wat het grote voordeel is van sommige toestellen. De mate van bescherming van apparaten met een "afhankelijk kenmerk" is in dit geval het maximum, omdat hun reactietijd op dit moment zal afnemen met een toename van de belastingsfactor. Daarom zijn dergelijke apparaten ideaal voor overstroombeveiliging.

Om samen te vatten, kunnen we het volgende zeggen. Voor bescherming tegen:kortsluiting moet een vrijloopapparaat worden geselecteerd, dat zal worden geconfigureerd om een stroom te laten lopen die aanzienlijk hoger is dan de startwaarde. Voor overbelastingsbeveiliging daarentegen moet het beveiligingsschakelapparaat traagheid hebben, evenals een afhankelijke karakteristiek. Het moet zo worden gekozen dat het niet werkt tijdens de normale opstart van het elektrische apparaat.

Nadelen van verschillende soorten beschermingsmiddelen

Zekeringen, die voorheen veel werden gebruikt als beveiligingsapparatuur voor schakelapparatuur, hebben de volgende nadelen:

• behoorlijk beperkte mogelijkheid voor gebruik als overstroombeveiliging, aangezien ontstemming van de inschakelstroom vrij moeilijk is;
• motor blijft draaien op twee fasen, zelfs als de derde is afgesneden door een zekering, waardoor de motor regelmatig uitv alt;
• in bepaalde gevallen is de uitschakelvermogenslimiet onvoldoende;
• geen mogelijkheid om de stroom snel te herstellen na een stroomstoring.

Wat betreft de luchttypes van machines, ze zijn perfecter dan zekeringen, maar ze zijn niet zonder nadelen. Het grootste probleem met het gebruik van elektrische beveiligingsapparatuur is dat ze niet selectief zijn in termen van actie. Dit is vooral merkbaar als er een niet-gereguleerde uitschakelstroom optreedt bij de instelmachine.

Er zijn installatiemachines waarin overbelastingsbeveiliging wordt uitgevoerd met behulp van thermische releases. Gevoeligheid enhun vertraging is erger dan die van thermische relais, maar tegelijkertijd werken ze op alle drie de fasen tegelijk. Wat betreft universele automatische machines voor bescherming, hier is het nog erger. Dit wordt gerechtvaardigd door het feit dat alleen elektromagnetische ontladingen beschikbaar zijn.

Magnetische starters worden vaak gebruikt, waarin thermische relais zijn ingebouwd. Dergelijke beveiligingsapparatuur kan het elektrische circuit in twee fasen beschermen tegen overbelasting. Maar omdat thermische relais een grote traagheid hebben, kunnen ze geen bescherming bieden tegen kortsluiting. Het installeren van een spoel in de starter kan bescherming bieden tegen onderspanning.

Hoogwaardige bescherming tegen zowel overbelastingsstroom als kortsluiting kan alleen worden geboden door inductierelais of elektromagnetische relais. Ze kunnen echter alleen werken via een ontkoppelingsapparaat, wat het circuit met hun verbinding ingewikkelder maakt.

Als we het bovenstaande samenvatten, kunnen we de volgende twee conclusies trekken:

1. Om elektromotoren met een vermogen van niet meer dan 55 kW te beschermen tegen overbelastingsstroom, worden meestal magnetische starters met zekeringen of met luchtapparaten gebruikt.
2. Als het vermogen van de elektromotor meer dan 55 kW is, worden elektromagnetische magneetschakelaars met luchtvoertuigen of beveiligingsrelais gebruikt om ze te beschermen. Het is erg belangrijk om hier te onthouden dat de contactor niet toestaat dat het circuit wordt onderbroken als er een kortsluiting optreedt.

Bij het kiezen van het juiste apparaat is het erg belangrijk om de beveiligingsapparaten te berekenen. De belangrijkste formule is de berekening van de nominale stroom van de motor, waarmee u een beveiligingsapparaat met geschikte indicatoren kunt kiezen. De formule ziet er als volgt uit:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), waar:}

I_{n is de nominale stroom van de motor, die in A zal zijn;}

R_{motor is het vermogen van de motor, weergegeven in kW;}

U_{n is de nominale spanning in V;}

cos q is de actieve arbeidsfactor;

n is de efficiëntiefactor.

Als u deze gegevens kent, kunt u eenvoudig de nominale stroom van de motor berekenen en vervolgens eenvoudig het juiste beveiligingsapparaat selecteren.

Verschillende soorten schade aan beschermende uitrusting

Het belangrijkste verschil tussen elektrische circuitbeveiligingsapparaten en andere apparaten is dat ze niet alleen het defect repareren, maar ook het circuit loskoppelen als de karakteristieke waarden bepaalde limieten overschrijden. Het gevaarlijkste probleem, dat vaak beschermende uitrusting uitschakelt, is dove kortsluiting geworden. Tijdens het optreden van zo'n kortsluiting bereiken de stroomindicatoren de hoogste waarden.

Wanneer een open circuit optreedt wanneer een dergelijk probleem zich voordoet, treedt vaak een elektrische boog op, die in een korte tijd heel goed in staat is om de isolatie te vernietigen en de metalen delen van het apparaat te smelten.

Als er te veel overbelastingsstroom optreedt, kunnen de geleidende delen oververhit raken. Daarnaast zijn er mechanische krachten die:de slijtage van afzonderlijke onderdelen van de apparatuur aanzienlijk verhogen, wat soms zelfs kan leiden tot breuk van het apparaat.

Er zijn high-speed stroomonderbrekers die gevoelig zijn voor problemen zoals het wrijven van de beweegbare arm en het beweegbare contact tegen de wanden van de booggoot, evenals het kortsluiten van de demagnetiserende spoelstaaf naar de behuizing. Vaak is er teveel slijtage aan de contactvlakken, zuigers en aandrijfcilinders.

Reparatie van hogesnelheidsmachines

Reparatie van elk type hogesnelheidsbeveiliging moet in dezelfde volgorde worden uitgevoerd. De hogesnelheidsschakelaar, of BV, wordt geblazen met schone perslucht bij een druk van niet meer dan 300 kPa (3kgf/cm2). Daarna wordt het apparaat afgeveegd met servetten. Vervolgens moet u items verwijderen zoals de booggoot, blokkeerinrichting, pneumatische actuator, bewegend contactanker, inductieve shunt en andere.

Directe reparatie van het apparaat wordt uitgevoerd bij een speciale reparatiestand. De booggoot wordt gedemonteerd, de wanden worden gereinigd in een speciale straalmachine, waarna ze worden afgeveegd en geïnspecteerd. In het bovenste deel van deze kamer kunnen spanen worden toegelaten als hun afmetingen niet groter zijn dan 50x50 mm. De wanddikte op de breukpunten moet van 4 tot 8 mm zijn. Het is noodzakelijk om de weerstand tussen de hoorns van de booggoot te meten. Voor sommige monsters moet de indicator minstens 5 MΩ zijn, en voor sommige minstens 10 MΩ.

De beschadigde partitie moet worden gekaptzijn gehele lengte. Alle soortgelijke kapplaatsen moeten zorgvuldig worden schoongemaakt. Daarna worden de te verlijmen oppervlakken gesmeerd met een lijmoplossing op basis van epoxyhars. Als er kapotte ventilatorbladen zijn gevonden, worden deze vervangen. Als er verbogen zijn, moeten ze worden genivelleerd en weer in gebruik worden genomen. Er is ook een booggoot die, indien aanwezig, moet worden ontdaan van afzettingen en smelten.