Что такое защита от тока перегрузки?

Современные наружные реле защиты двигателя

Усовершенствованные наружные системы защиты двигателя также обеспечивают защиту от перенапряжения, перекоса фаз, ограничивают число включений/выключений, устраняют вибрации. Кроме того, они позволяют контролировать температуру статора и подшипников через датчик температуры (PT100), измерять сопротивление изоляции и регистрировать температуру окружающей среды. В дополнение к этому усовершенствованные наружные системы защиты двигателя могут принимать и обрабатывать сигнал от встроенной тепловой защиты. Далее в этой главе мы рассмотрим устройство тепловой защиты.

Что такое защита от тока перегрузки?

Наружные реле защиты двигателя предназначены для защиты трёхфазных электродвигателей при угрозе повреждения двигателя за короткий или более длительный период работы. Кроме защиты двигателя, наружное реле защиты имеет ряд особенностей, которые обеспечивают защиту электродвигателя в различных ситуациях:

• Подаёт сигнал прежде, чем возникает неисправность в результате всего процесса

• Диагностирует возникшие неисправности

• Позволяет выполнять проверку работы реле во время техобслуживания

• Контролирует температуру и наличие вибрации в подшипниках

Можно подключить реле перегрузки к центральной системе управления зданием для постоянного контроля и оперативной диагностики неисправностей. Если в реле перегрузки установлено наружное реле защиты, сокращается период вынужденного простоя из-за прерывания технологического процесса в результате поломки. Это достигается благодаря быстрому обнаружению неисправности и недопущению повреждений электродвигателя.

Например, электродвигатель может быть защищён от:

• Перегрузки

• Блокировки ротора

• Заклинивания

• Частых повторных пусков

• Разомкнутой фазы

• Замыкания на массу

• Перегрева (с помощью сигнала, поступающего от электродвигателя через датчик PT100 или терморезисторы)

• Малого тока

• Предупреждающего сигнала о перегрузке

Нагревание и возгорание при токовой перегрузке. Пиролиз изоляции

Наряду с этим следует иметь в виду, что при перегрузке изолированного электропровода реализуется специфический способ нагревания изоляции и особый источник зажигания. Нагрев изоляции происходит одновременно по всей поверхности, которая контактирует с токопроводящей жилой, и сопровождается интенсивным образованием горючей смеси продуктов пиролиза с воздухом. Этот процесс при условии неотключения источника электропитания может продолжаться до полного разрушения проводника, которое произойдет, например, при достижении токоведущей жилой температуры плавления металла. Разрушение электропроводника может произойти по другому механизму, когда, например, ослабнет при температуре, близкой к температуре плавления металл проводника, свободно висящего на элементах конструкций, и проводник разрушится под действием собственного веса. Характерно, что при достижении этого момента произойдет разрыв жилы, сопровождающийся искровым разрядом, независимо от того, питается ли цепь от источника постоянного или переменного тока. Этот разряд является эффективным источником зажигания образовавшейся горючей смеси. При еще больших кратностях токов перегрузки источниками зажигания могут явиться нагретые до высокой температуры токопроводящие жилы и другие детали.

Следует также учитывать, что процесс прогрева и пиролиза изоляции происходит на всем протяжении токоведущей жилы, и поэтому возгорание может произойти на одном или даже нескольких наиболее теплонапряженных участках линии. Подобным тонкостям обучают на специализированных курсах, а к работе сотрудники допускаются только после аттестации промышленной безопасности.

Электросопротивление в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения также обусловливает локальный нагрев металла токопроводящих деталей и прилегающих материалов вплоть до появления источников зажигания. И чем большей будет токовая нагрузка, тем более интенсивным окажется разогрев контактного соединения, поскольку тепловая мощность прямо пропорциональна квадрату силы тока. Особенно опасно проявление эффекта нагрева контактных соединений в режиме затяжного короткого замыкания, при котором сила тока может превышать рабочий ток в сотни раз. Нередко это приводит к появлению вторичных очагов возгорания не только в месте короткого замыкания, но и на других участках, в местах, где оказываются при этом под токовой нагрузкой плохие контакты.

Виды защиты силовых трансформаторов

  • Предохранители и трехфазные выключатели,
  • Газовая защита,
  • Автоматическая релейная защита,
  • Дифференциальная защита.

Предохранители и трехфазные выключатели

Данный вид защиты применяется для контроля в мощных распределительных сетях. Предохранители и трехфазные выключатели осуществляют защиту от грозовых скачков напряжения. Очень эффективны в условиях производства для защиты и стабилизации напряжения.

Газовая защита

В стандартных защитах силовых трансформаторов имеются газовые реле, состоящие из двух отделений. Первое отделение служит для контроля нагнетающего газа из масла, устанавливается над расширительным баком. Когда уровень газа, проходящего через масло, доходит до максимума, реле начинает выпускать газ. Данный процесс происходит в виде небольших выхлопов или постепенного открытия клапанов. Сигнализатором уровня газа служит поплавок.

Устройство газового реле

Индикатор может не только показывать уровень, но и контролировать проходимость газов, а так же диагностировать работу трансформатора в целом.

Второе отделение реле подключается к масляному контуру трансформатора и соединяет его вертикальные каналы, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке является индикатором изменения давления. Повышение давления масла сжимает мембрану, диафрагма начинает двигаться. Движение диафрагмы может спровоцировать изменение атмосферного давления. При движении диафрагмы срабатывает специальный клапан отключающий трансформатор и включающий короткозамыкатель. Мембрана газового реле довольно хрупкая деталь, перестающая корректно работать при минимальном отклонении или повреждении (нуждается в полной замене).

Автоматическая релейная защита

Реле защиты трансформатора представляет собой небольшую емкость с маслом совмещенную с соединительной трубкой, выходящей из главного резервуара устройства. Реле используются в таких установках как трансформаторы дуговой плавки, морская техника и д.р. Реле защищают трансформаторы от коротких замыканий. Реле защиты состоят из двух элементов: резервуара и поплавка. Поплавок двигается вверх или вниз в зависимости от уровня масла, на поплавке устанавливается ртутный выключатель.

Популярные статьи  Система TT: что это такое, особенности, примеры выполнения

Нижний элемент реле состоит из перегородки ртутного индикатора. Данный элемент крепится напротив входа реле в трансформатор таким образом, что при поступлении масла с высоким давлением происходит его вытеснение.

Принцип действия релейной защиты довольно прост. Ртутный индикатор отключает трансформатор от сети когда падает уровень масла в баке трансформатора. Уровень масла подает в случае различных неисправностей, таких как нарушение изоляции, поломка сердечника и д.р.

Что такое защита от тока перегрузки?

Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита устанавливается в высоковольтных сухих трансформаторах мощностью не более 5MVA с выключателями и контроллерами для защиты от замыканий и перенапряжений.

У дифференциальной защиты есть ряд преимуществ:

  • Есть возможность обнаружения неисправности в ТМГ изоляционного масла,
  • Дифференциальное реле сразу реагирует на любые повреждения цепей в зависимости от их классификации.
  • Данные защитные устройства могут самостоятельно выявлять практически все ошибки.

Дифференциальные реле имеют самый простой принцип работы и устанавливаются непосредственно в трансформаторный шкаф. Реле сравнивают первичный и вторичный ток, в случае дисбаланса срабатывает защита.

Защита трансформатора в целом основана на контроле неравенства различных номинальных показателей: уровня масла, тока, напряжения сети и т. д.

Устройство защитного контроля питания в автомобиле

Что такое защита от тока перегрузки?

Управление силовой линией с широким гистерезисом мониторинга напряжения — схема

Решение, показанное на рисунке выше, защищает электронику, чувствительную к переходным состояниям — провалам, скачкам и перегрузкам по току, возникающим в источнике питания авто.

Микросхема LTC2966 отслеживает как обратное напряжение, так и слишком низкое или слишком высокое прямое напряжение. Пороги контроля и уровни гистерезиса настраиваются цепями резисторов на выводах INH и INL и напряжениями на выводах RS1 и RS2. OUTA — это выход компаратора UV, а OUTB — выход компаратора OV. Полярность этих выходов может быть выбрана обратной или нормальной по отношению к входам, использующим контакты PSA и PSB. На рисунке они настроены как не инвертирующие. Выходы OUTA и OUTB от LTC2966 подключены к выводу REF LTC2966 и подаются непосредственно на выводы UV и OV LTC4368.

LTC4368 обеспечивает защиту от обратного тока и перегрузки по току. Размер резистора измерения тока R11 определяет допустимые уровни обратного тока и перегрузки. LTC4368 решает, следует ли включить нагрузку, на основании состояния его компараторов максимального тока, а также информации мониторинга от LTC2966. Контакты UV, OV и SENSE (перегрузка по току) как раз и участвуют в процессе принятия решения. Если эти условия выполнены для всех трех выводов, вывод GATE будет подтянут выше напряжения VOUT, и нагрузка будет подключена к источнику питания через двойной N-канальный MOSFET в линии питания. Если любой из трех выводов имеет неправильный уровень напряжения, вывод GATE опускается ниже VOUT и нагрузка обесточивается.

Пусковые переходные процессы генерируются, когда зажигание запитывается для запуска автомобиля. В этом включении канал A LTC2966 настроен на обнаружение переходного состояния при запуске. Переходные процессы во время сброса энергии возникают при выключении двигателя. На клемме аккумуляторной батареи возникают скачки большой амплитуды, когда ток в линии автомобиля внезапно прекращается. В этом случае канал LTC2966 настроен на обнаружение переходного процесса сброса энергии при остановке двигателя.

Что такое защита от тока перегрузки?

График Vout к Vin

На графике показаны входные напряжения во время работы. Запуск двигателя (канал A) обнаруживается таким образом, что он активируется при падении напряжения ниже 7 В и повторно активируется напряжением выше 10 В. Вторая защита (канал B), предназначенная для обнаружения остановки двигателя, настроена на активацию в момент, когда напряжение превышает 18 В, и должна отключаться, когда оно падает ниже 15 В. Эти напряжения возникают непосредственно из кривой запуска и остановки машины, определяемой стандартами производителя.

При необходимости можно выбрать другие диапазоны напряжения, которые легко настраиваются путем изменения значений сопротивления элементов делителя напряжения на линиях INH и INL микросхемы LTC2966.

Что такое защита от тока перегрузки?

Делитель сопротивления для выбора пороговых значений напряжения

На рисунке выше показано, как это устройство вычисляет значения компонентов для делителя напряжения, который настраивает пороги напряжения отключения схемы. REF вывод LTC2966 подает опорное напряжение 2.404 В.

Что такое защита от тока перегрузки?

Выбор диапазона и полярности выхода компаратора

Рисунок показывает конфигурацию диапазона и выходной полярности схемы. Выбор диапазона для каждого канала основан на диапазоне напряжений конкретного канала, который необходимо контролировать. Диапазон настраивается контактами RS1A / B и RS2A / B. Полярность выходных контактов LTC2966, вне зависимости от того, установлены ли они на высокий или низкий уровень, определяется совмещением контактов PSA и PSB. В этом включении входные контакты LTC4368 определяют полярность выходных контактов LTC2966. Чтобы нагрузка была запитана, вывод UV должен быть больше 0,5 В, а вывод OV меньше 0,5 В.

Защита от перегрузки

Схемы управления затворами модулей MOSFET/IGBT не просто должны отключать силовые транзисторы при возникновении перегрузки, отключение должно быть организовано так, чтобы режимы работы (ток, напряжение, температура кристалла)не выходили бы за пределы, обусловленные областью безопасной работы. Примеры графиков ОБР для модулей MOSFET и IGBT, производимых SEMIKRON, приведены на рис.2. Обычно в технических характеристиках приводится специальная ОБР для режима КЗ (SCSOA — Short Circuit SOA).

Что такое защита от тока перегрузки?

Транзисторы MOSFET и IGBT, имеющие изолированный затвор и управляемые напряжением, принципиально являются приборами, стойкими к КЗ при соблюдении определенных условий и ограничений. Для лучшего понимания процессов, происходящих при токовой перегрузке, необходимо рассмотреть поведение силовых транзисторов в режиме КЗ.

Популярные статьи  Высоковольтные разъединители: назначение, устройство, классификация

Типы защиты силовых трансформаторов

Все электротехническое оборудование в силовой распределительной установке так или иначе защищено на случай кратковременной перегрузки и резких отключений сети. При наличии системы защиты трансформатор способен переносить напряжение на порядок выше номинального.

Трансформаторы защищают:

  • предохранителями и трехфазными выключателями;
  • системой дифференциальной защиты;
  • газовой защитой;
  • противопожарной защитой.

В зависимости от нагруженности сети используется один или несколько видов защиты оборудования.

Трехфазные выключатели и предохранители

Такая защита используется в мощной распределительной сети. Выключатели и предохранители защищают оборудование от повреждений во время грозовых перепадов напряжения. Они хорошо защищают и стабилизируют напряжение в электрических сетях на производстве.

Газовая защита трансформаторов

Для большинства масляных трансформаторов обычно наличие газового реле. Оно имеет два отделения с разными функциями.

Одна из камер находится непосредственно над масляным баком. Когда камера максимально заполняется газом, клапан начинает приоткрываться и выпускать излишки газа. Чтобы следить за уровнем газа в камере, в отделении устанавливают поплавок.С его помощью можно контролировать наполненность бака маслом, проходимость газов и по ним судить о работе трансформатора в целом. Настройку работы газового реле должен проводить квалифицированный работник.

Вторая камера реле присоединяется прямо к масляному контуру трансформатора. Она соединяет вертикальные каналы и позволяет газу подниматься вверх. 

В расширительном баке с маслом находится мембрана. Она показывает изменения давления. Если давление масла резко растет – то мембрана сжимается, а диафрагма начинает двигаться. А порой она приходит в движение из-за повышения атмосферного давления. Как только диафрагма приходит в движение, срабатывает клапан. Он отключает оборудование и включает короткозамыкатель. Сама мембрана – это достаточно хрупкая деталь.Поэтому даже при небольшом повреждении, ее нужно заменить.

Автоматическая релейная защита трансформатора

Реле защиты трансформатора – это небольшая емкость, наполненная маслом. Реле и масляный бак соединяет трубка. Применяется такая защита в трансформаторах дуговой плавки, морской технике, главных понижающих подстанциях. Реле защищает оборудование от коротких замыканий. Оно состоит из камеры и поплавка. Поплавок расположен на шарнире и движется вверх-вниз в зависимости от уровня масла в резервуаре.На поплавке устанавливается ртутный выключатель. Когда уровень масла падает, поплавок опускается и ртуть замыкает выключатель.

Внизу реле находится перегородка и ртутный индикатор. Пластина закреплена шарнирами напротив соединения реле с трансформатором. Когда масло бод большим давлением попадает в реле, то пластина поднимается вверх. Также в конструкцию реле входят газовые камеры, провода, клеммы, кабели.

Принцип работы релейной защиты трансформатора не сложен. Это механический привод. При большинстве неисправностей в баке падает уровень масла. Тогда ртутный индикатор автоматически отключает трансформатор от сети. Проблема не исчезает. Но зато трансформатор не будет работать в условиях перегрузки. А это значит, что вы успеваете исправить проблему еще до возникновения крупных поломок оборудования.

Дифференциальная защита трансформатора

Такой тип еще называют тепловой защитой трансформатора. Ее чаще всего используют в сухих и масляных трансформаторах мощностью до 5 мВА вместе с выключателями для защиты от короткого замыкания и перенапряжения.

Преимущества дифференциальной защиты:

  • позволяет выявить ухудшение качества масла;
  • быстро реагирует на все повреждения в сетях, независимо от их видов;
  • помогают обнаружить практически все ошибки в работе оборудования.

Дифференциальная защита работает по самому простому принципу и монтируется прямо в трансформаторный шкаф. Дифференциальные реле сравнивают первичный и вторичный токи нагрузки между собой. Если между ними есть дисбаланс, то включается защита.

По факту, технологические средства защиты трансформатора работают на основе контроля номинальных показателей. Например, уровня масла, величины тока, напряжения сети

Особенно важно обеспечить защиту масляного трансформатора. Потому что утечка масла грозит не просто поломкой оборудования, но и возгоранием

Токовая перегрузка

Токовая перегрузка — это аварийный пожароопасный режим, при котором по элементу электросети проходит ток, превышающий номинальное значение, на которое рассчитан данный элемент (провод, кабель, устройство электрозащиты). В результате этого данный элемент электросети перегревается и в нем происходят различного рода изменения. Тепловые эффекты, сопровождающие этот режим и соответствующие повреждения элементов электроустановок, различаются в зависимости от кратности тока перегрузки, которая равна отношению величины рабочего тока к номинальному или длительно допустимому. Например, при перегрузках с кратностью не более двух в элементах электросети за короткое время не возникают заметные термические повреждения. Однако при длительной работе в этих же условиях происходит перегрев проводников или токопроводящих деталей, постепенное разрушение их изоляции со значительным снижением ее изоляционных свойств. Так, при температуре нагрева проводников выше 65оС изоляция проводов высыхает и с течением некоторого времени теряет свою эластичность, в ней появляются трещины, приводящие к заметному снижению сопротивления изолирующего покрова жил и появлению токов утечки. При более высоких перегрузках за сравнительно короткое время могут произойти размягчение и деформация изоляционных покровов и даже металла жил проводов и токоведущих деталей. Как правило, после разрушения изоляции возникает короткое замыкание с характерными для него пожароопасными факторами. Наряду с этим следует иметь в виду, что при перегрузке изолированного электропровода реализуется специфический способ нагревания изоляции и особый источник зажигания. Нагрев изоляции происходит одновременно по всей поверхности, которая контактирует с токопроводящей жилой, и сопровождается интенсивным образованием горючей смеси продуктов пиролиза с воздухом. Этот процесс при условии неотключения источника электропитания может продолжаться до полного разрушения проводника, которое произойдет, например, при достижении токоведущей жилой температуры плавления металла. Разрушение электропроводника может произойти по другому механизму, когда, например, ослабнет при температуре, близкой к температуре плавления металл проводника, свободно висящего на элементах конструкций, и проводник разрушится под действием собственного веса. Характерно, что при достижении этого момента произойдет разрыв жилы, сопровождающийся искровым разрядом, независимо от того, питается ли цепь от источника постоянного или переменного тока. Этот разряд является эффективным источником зажигания образовавшейся горючей смеси. При еще больших кратностях токов перегрузки источниками зажигания могут явиться нагретые до высокой температуры токопроводящие жилы и другие детали. Следует также учитывать, что процесс прогрева и пиролиза изоляции происходит на всем протяжении токоведущей жилы, и поэтому возгорание может произойти на одном или даже нескольких наиболее теплонапряженных участках линии. Подобным тонкостям обучают на специализированных курсах, а к работе сотрудники допускаются только после аттестации промышленной безопасности. Электросопротивление в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения также обусловливает локальный нагрев металла токопроводящих деталей и прилегающих материалов вплоть до появления источников зажигания. И чем большей будет токовая нагрузка, тем более интенсивным окажется разогрев контактного соединения, поскольку тепловая мощность прямо пропорциональна квадрату силы тока. Особенно опасно проявление эффекта нагрева контактных соединений в режиме затяжного короткого замыкания, при котором сила тока может превышать рабочий ток в сотни раз. Нередко это приводит к появлению вторичных очагов возгорания – не только в месте короткого замыкания, но и на других участках, в местах, где оказываются при этом под токовой нагрузкой плохие контакты.

Ремонт быстродействующих аппаратов

Ремонт аппарата защиты быстродействующего типа любого вида необходимо выполнять в одной и той же последовательности. Быстродействующий выключатель, или БВ, продувается чистым сжатым воздухом под давлением не более 300 кПа (3кгс/см2). После этого прибор протирается салфетками. Далее необходимо снять такие элементы, как дугогасительная камера, блокировочное устройство, пневматический привод, якорь с подвижным контактом, индуктивный шунт и другие.

Непосредственно ремонт прибора осуществляется на специальном ремонтном стенде. Дугогасительная камера разбирается, ее стенки очищаются в специальной дробеструйной установке, после чего они протираются и осматриваются. В верхней части данной камеры могут быть допущены сколы, если их размеры не превышают показателей 50х50 мм.Толщина стенок в местах разрыва должна быть от 4 до 8 мм. Необходимо провести измерение сопротивления между рогами дугогасительной камеры. Для некоторых образцов показатель должен быть не менее 5 МОм, а для некоторых не менее 10 МОм.

Поврежденная перегородка должна быть срублена по всей ее длине. Все похожие места срубов должны быть тщательно зачищены. После этого смазывают склеиваемые поверхности при помощи клеящего раствора на основе эпоксидной смолы. Если были обнаружены изломанные веерные листы, то их заменяют. Если находятся изогнутые, то их необходимо выровнять и вернуть в эксплуатацию. Имеется также дугогасительная катушка, которая должна быть очищена от нагара и оплавлений, если таковые имеются.

Основные причины перегрузки электросети

Прежде, чем рассматривать способы защиты домашней электросети от перегрузки, необходимо установить причину ее возникновения. В противном случае предпринятые меры могут оказаться неэффективными. Как показывает практика, чаще всего нештатный режим работы локального участка цепи может быть вызван следующими причинами:

  • Подключение к электросети неисправных бытовых электроприборов.
  • Неправильное распределение нагрузки между линиями электрической сети.
  • Проблемы с проводкой (несвоевременная замена, неправильный монтаж, ошибки в расчетах сечения кабеля, неправильный выбор номинала автоматических выключателей и т.д.).
  • Превышение мощности групп освещения.
  • Низкое качество энергоснабжения.

Рассмотрим детально каждую из названных выше причин.

Включение в сеть неисправного электроприбора

Неисправные бытовые приборы включать в сеть категорически противопоказано. Это может привести к короткому замыканию и срабатыванию электромагнитного расцепителя автомата защиты. Вполне может случиться так, что несправная электротехника не вызывает КЗ, но начинает потреблять существенно больше допустимого тока. В такой ситуации срабатывает тепловая защита АВ.

Защита от обратной перегрузки по току

На графике показана реакция LTC4368 на переходной процесс от перегрузки по току. Компаратор обратного максимального тока определяет напряжение между выводами VOUT и SENSE. Пороговое значение напряжения для подтверждения обратной перегрузки по току зависит от версии чипа. Например LTC4368-1 будет работать при 50 мВ, а LTC4368-2 — при 3 мВ. Это устройство было разработано с использованием LTC4368-2. Измерительный резистор R11 имеет сопротивление 20 мОм, что устанавливает предел обратной перегрузки по току на 150 мА.

Что такое защита от тока перегрузки?

Срабатывание токовой защиты в обратном направлении

Когда на нагрузку идёт ток 100 мА, на VOUT подается скачок напряжения, так что VOUT больше, чем VIN. По мере увеличения VOUT ILOAD уменьшается. Шаг напряжения достаточно велик, чтобы заставить ток течь от нагрузки к источнику питания. Это продолжается до тех пор, пока обратный ток не достигнет 150 мА и не сработает компаратор обратного максимального тока. Когда он работает, вывод GATE опущен. Это изолирует нагрузку от сети и предотвращает дальнейшее протекание нагрузки по направлению к сети. LTC4368 будет поддерживать низкий уровень ключей, пока не обнаружит, что VOUT на 100 мВ ниже VIN.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: