Тепловая защита в цепи постоянного тока

Расчет АВ в цепях оперативного постоянного тока

Добрый вечер, уважаемые коллеги. Довольно внимательно изучил форум, и не нашел вот какого вопроса.
Делает ли кто-нибудь из проектировщиков расчет автоматических выключателей и выбор сечений кабелей в цепях опертока в своих проектах допустим по станциям (занимаюсь именно ТЭЦ и ГРЭС)?
За свой недолгий опыт наладки и проектирования ни разу не встречал данных расчетов в проектах многих известных предприятий.
Речь конечно идет об вторичных цепях управления, питания, сигнализации постоянного тока, а не расчете автоматов ЩПТ (вводных или отходящих).
Если кто-нибудь может дать образцы данных работ (расчетов ) буду очень признателен.

2 Ответ от misterX 2011-09-30 09:06:24

• misterX
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-01-11
• Сообщений: 172
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет АВ в цепях оперативного постоянного тока

Давайте я отвечу за всех проектировщиков:
Разработка Проектной документации включает в себя:

Разработка общих технических решений;

Выбор схемы с обоснованием и рассмотрением всех возможных аварийных событий;

Ориентировочный расчет нагрузки АБ, емкости АБ, выбор номиналов защитной коммутационной аппаратуры, выбор кабелей[ и т.д./*]

Ориентировочный расчет токов КЗ, расчет селективности с построением время-токовых характеристик, проверка кабелей на термическую и пожарную стойкость, проверка коммутационной аппаратуры по чувствительности, расчет емкостных токов и т.д.

Это все выливается в ПЗ + принципиальные схемы.

На стадии РД уточняется нагрузка потребителей постоянного тока, трассы прокладки кабелей (все компоновочные решения), выбираются КА, все проверяется и пересчитывается все что считалось в части П с уточнениями и дополнениями.
Это все выливается в ПЗ (в 2-3 раза больше чем в части П) + схемы электрические полные, компоновочные решения, рекомендация по выводу оборудования ОПТ в ремонт и т.д.

3 Ответ от Vadimsn 2011-09-30 11:54:59

• Vadimsn
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-09-29
• Сообщений: 11
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет АВ в цепях оперативного постоянного тока

Спасибо за ликбез. Видно я не совсем развернул свой вопрос, поэтому получил такой ответ.
Речь идет о разработке рабочей документации для замены РЗА конкретного блока, то есть это не проект новой системы СОПТ — от АБ с ЩПТ до всех шинок и сборок. Это замена АВ и кабелей с конкретными расчетами для выбранных аппаратов.
Повторюсь — как наладчик ни разу не встречал подобных расчетов в ПЗ, о которых написано в предыдущем посте.

4 Ответ от lik 2011-09-30 12:21:32

• lik
• собеседник
• Неактивен

• Откуда: Киев
• Зарегистрирован: 2011-01-09
• Сообщений: 2,446
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет АВ в цепях оперативного постоянного тока

Повторюсь — как наладчик ни разу не встречал подобных расчетов в ПЗ, о которых написано в предыдущем посте.

Как бывший нададчик и нынешний проектировщик, проживший некоторое времяв Одессе, отвечаю вопросом на вопрос: а оно наладчику надо или как? (уж совсем по одесски). 🙂
А если серьезно, то в соответствующих документах по проектированию написано, что заказчику (а не наладчику) эти расчеты должны предоставляться по требованию этого заказчика.
Разумеется, выполнять расчеты проектировщики должны всегда. И держать в архиве (выполняют ли все и всегда — промолчим). Но по требованию заказчика их надо предоставлять. Лучше всего писать в задании на проектирование, и тогда они будут включены в проект.

5 Ответ от Vadimsn 2011-09-30 13:51:50

• Vadimsn
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-09-29
• Сообщений: 11
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет АВ в цепях оперативного постоянного тока

Отвечу вначале на один из поставленных одесских вопросов: мне как наладчику точно нужно, потому что я всегда по договору (либо в силу "высокого уровня наладки своей конторы" 🙂 )отвечаю за анализ проекта как в части принятых решений, так и в части установленных уставок на АВ (допустим в сети 0,4кВ). Хотя фактически за все решения проекта отвечает проектировщик!И как наладчик кстати, пересчитал уставки и выдал замечания по схемам не одному проектному институту (как я так и мои коллеги). И все эти конторы утверждают, что они считали (что вызывает большие сомнения), но данные эти конечно не предоставят. Но это отсутуп от темы.
Фирма, в которой работаю, приходиться выполнять как наладочные так и проектные работы. Мое задание как раз рассчитать и выбрать вышеуказанную аппаратуру цепей опертока. Но опыта именно таких расчетов нет. Поэтому прошу всех коллег кто имел данный опыт расчетов, поделится данными расчетами. Либо дать ссылку на обсуждавшуюся в форумах подобную тему.
Сам данную проблему расчетов хочу решить с помощью методики расчетов защитных устройств в цепях постоянного тока (1971.г., Новосибирск). НО возникает вопрос, нужно ли считать Кч — либо только смотреть допустимое время отключение тока КЗ для сети 220 (ПУЭ), а если считать Кч — то выбирать его равным 2-3 в соответствии с методикой, либо Кч = 1,1*Кр — как написано в Методических указаниях по расчету защит в системе постоянного тока ТЭС и п/ст?

Тепловая защита в цепи постоянного тока

Краткое описание: максимально-токовая защита, от перегрузки, путевая защита, защита от включения во время ремонта, от несанкционированного доступа, минимально-токовая, от перекоса фаз и перенапряжений, нулевая защита

Для эффективной и безопасной работы электропривода недостаточно просто двигателя с системой, обеспечивающей его пуск и работу, исполнительного органа и трансмиссии. Кроме прочего, электропривод нуждается в реализации целого ряда различных защит.

В защите нуждается не только механическое и электрооборудование привода, но зачастую и персонал, управляющий механизмом, а также оборудование, которое, казалось бы, вовсе не имеет никакого отношения к приводу.

Например, незапланированное включение главного привода токарного станка может привести к тому, что шпиндельный ключ с огромной скоростью вылетит из своего гнезда под воздействием центробежных сил. При этом он, конечно, может вывести из строя постороннее оборудование и нанести людям травмы.

Разумеется, полностью исключить подобные печальные ситуации невозможно, но некоторые меры защиты для цепей управления электроприводов вполне эффективны и применяются широко. Рассмотрим все эти виды защит максимально подробно.

Максимально-токовая защита электропривода

Здесь все вполне традиционно. Электрооборудование и сам электродвигатель могут быть сильно повреждены при воздействии больших электрических токов. Ярким примером такого случая может стать короткое замыкание в клеммной коробке двигателя.

Для обеспечения максимально-токовой защиты в силовую цепь двигателя устанавливается автоматический выключатель с уставкой срабатывания, превышающей ток в номинальном режиме работы двигателя. Другой вариант – использование максимально-токовых реле, катушки которых располагаются в цепи статора, а блок-контакты – в цепи управления.

Главное назначение максимально-токовой защиты – в максимально короткий срок разорвать силовую цепь в случае возникновения сверхтоков КЗ. Во вторую очередь максимально-токовая защита должна произвести отключение, если ток просто существенно превышает допустимое значение на протяжении некоторого безопасного промежутка времени.

Защита от перегрузки двигателя

Функции этой защиты часто возлагаются на аппараты, контролирующие максимальный ток. Особенно это касается тех случаев, когда защиту от больших токов осуществляют при помощи максимально-токовые реле. Но нередко степень нагрузки двигателя контролируется при помощи тепловых реле, размыкающих свои блок-контакты под воздействием повышенной температуры, вызванной возрастанием тока.

В более ответственных и мощных приводах, оснащенных автоматической системой управления, могут использоваться термодатчики, расположенные прямо внутри электродвигателя. Обычно это просто резистор, зависимость электрического сопротивления которого от температуры доподлинно известна.

Часто такую защиту называют «тепловой», поскольку ее срабатывание зависит от температуры, но это не совсем верно. По степени нагрева аппаратура делает вывод о нагрузке двигателя, поэтому название «защита от перегрузки» является более правильным.

Путевая защита

Конечно, большинство электроприводов, имеющих ограниченную рабочую зону, оснащаются какими-либо тупиками, буферами или упорами. Но остановка привода из-за механического упора приводит к ударным нагрузкам и пиковым возрастаниям тока. Если такое будет происходить систематически, повышенного износа механической и электрической части привода избежать будет трудно.

Поэтому в месте приближения к границе рабочей зоны устанавливается концевой выключатель путевой защиты. Особенность его состоит в том, что отключает он не привод в целом, а только одно из направлений. Второе направление работы привода остается включенным, чтобы имелась возможность возврата в рабочую зону.

Защита от включения во время ремонта и обслуживания

Так как электроустановки, имеющие в своем составе электропривод, могут отличаться большими габаритами, то есть риск, что кто-либо из электротехнологического персонала произведет ошибочное включение в момент, когда привод будет находиться в ремонте или на техническом обслуживании. Такая ситуация чревата травмами и увечьями, а полагаться только на предупреждающие таблички не стоит.

Поэтому доступ к опасной зоне для обслуживающего персонала на подъемных кранах, больших станках, карьерных и шагающих экскаваторах организуют через люки или калитки с концевыми выключателями. Контакты этих выключателей – нормально разомкнутые, и включаются они в цепь управления приводом.

Еще один вариант обеспечения защиты от несвоевременного включения часто применяется на кран-балках и, например, крупных металлообрабатывающих станках. Суть этого варианта в том, что кнопка включения главного (линейного) контактора привода одновременно является и кнопкой подачи предупреждающего звукового сигнала.

Нулевая защита

В работе электропривода возможна ситуация, когда электрическое питание пропадает непосредственно во время работы. Тогда есть вероятность, что привод будет оставлен электротехнологическим персоналом во включенном состоянии. А в момент, когда электроэнергия вновь будет подана, вполне возможно, ситуация в корне изменится, и включение привода может оказаться опасным, хотя бы потому, что никого не будет рядом.

Поэтому, во избежание аварий, в цепи управления привода надо обеспечить необходимость ручного включения привода после повторной подачи электроэнергии. Если привод управляется контроллером, то он не включится вновь, пока контроллер не будет возвращен в нейтральную, нулевую позицию. А если привод включается с кнопки, то эту кнопку для включения после исчезновения питания надо будет нажать снова.

Защита от несанкционированного доступа и включения привода

Во многих случаях должна быть исключена ситуация, в которой человек, не имеющий права включать и обслуживать электропривод, получает доступ к органам управления. Это касается ответственных механизмов и оборудования, требующего высокой квалификации электротехнологического персонала.

Для обеспечения такой защиты применяются не только запирающиеся на ключ кабины управления, но и ключ-марки в цепи катушки главного контактора привода. Ключ-марка – это поворотный или магнитный нормально разомкнутый контакт, для включения которого нужно воспользоваться специальным ключом, имеющимся только у лиц, имеющих право управления приводом.

Защита от неправильной фазировки и перенапряжения

Неправильная фазировка, исчезновение одной из фаз, низкое или чрезмерно высокое линейное напряжение, перекос фаз – все эти явления отрицательно сказываются на работе привода и могут вывести из строя электродвигатель. Реализовать же защиту от этого совсем не сложно – достаточно ввести в цепь катушки главного контактора блок-контакты реле контроля фаз. Фазные клеммы этого реле должны быть подключены параллельно силовой цепи двигателя.

Минимально-токовая защита

Этот вид защиты в системах управления электроприводом применяется редко. Примером привода, который нуждается в такой защите, можно считать привод постоянного тока с двигателем независимого, параллельного или смешанного возбуждения.

Известно, что при обрыве цепи возбуждения у таких двигателей резко снижается крутящий момент, скорость снижается до нуля, а для якорной цепи наступает режим короткого замыкания. Разумеется, все это заканчивается серьезной неисправностью двигателя.

Чтобы избежать подобных ситуаций, в цепи возбуждения двигателя устанавливается катушка минимально-токового реле, а в цепи катушки главного контактора – блок-контакты этого реле. На время пуска двигателя контакты минимально-токового реле блокируются.

Категории автоматических выключателей: A, B, C и D

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

• Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
• Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

Как работает и для чего предназначено тепловое реле?

В виду высокой стоимости электродвигателей вопрос их защиты от повреждения при нарушении нормального режима работы стоит достаточно остро. Среди наиболее популярных нарушений перегрузка, обрыв одной из фаз, снижение рабочего напряжения. И все они характеризуются большими рабочими токами, протекающими в обмотках электрической машины, что приводит к перегреву, ухудшению диэлектрических свойств изоляции и перегоранию жил, если ситуацию пустить на самотек. Для защиты электрических двигателей от перегревания в схему питания электропривода вводят тепловое реле.

Конструкция

Современный рынок электрооборудования предлагает огромный выбор тепловых реле различного принципа действия, как следствие, будет отличаться и их конструктивное исполнение. Однако, в соответствии с п.3.2. ГОСТ 16308-84 все технические параметры конкретной модели должны соответствовать данному типу по габаритам, исполнению и принципиальной схеме этого типа. Наиболее распространенным вариантом за счет простоты исполнения и относительной дешевизны является электротепловое реле на биметаллической пластине. Конструкция которого приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция теплового реле

Как видите, в состав механизма входят:

• нагревательный элемент – токоведущая часть, пропускающая через себя рабочий ток электрической машины;
• биметаллическая пластина – выступает в роли действующего индикатора, реагирующего на превышение температуры;
• толкатель – выполняет функции жесткого рычага, передающего усилие от биметаллической пластины;
• температурный компенсатор – позволяет внести поправку на температуру окружающей среды для стабилизации величины тока срабатывания;
• защелка – предназначена для фиксации положения температурного реле;
• штанга расцепителя – подвижная часть механизма, предназначенного для перемещения контактов;
• контакты реле – передают питание в блок управления;
• пружина – создает усилие для перемещения реле в устойчивое положение.

На практике существуют и другие типы реле, конструкция которых будет принципиально отличаться. Данный вариант приведен в качестве примера для наглядности протекания процессов и пояснения принципа работы.

Принцип работы

В основу работы положен принцип разности температурного расширения различных металлов, описанных законом Джоуля-Ленца. При нагревании биметаллической пластины, состоящей из двух металлов с различным коэффициентом теплового расширения, произойдет ее геометрическая деформация. Именно такая пластина и устанавливается в термореле, она реагирует на превышение температуры более установленного предела.

Для рассмотрения принципа работы температурного реле воспользуемся трехмерной моделью реального устройства, приведенной на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Принцип действия температурного реле

Как видите, подключенное в цепь электродвигателя тепловое реле пропускает основную нагрузку электрической машины через токоведущие шины. Если смоделировать ситуацию перегрузки, когда через них потечет ток в несколько раз превышающий номинальный, то шины начнут нагреваться и избыток тепла перейдет на биметаллическую пластину, подключенную к каждой из фаз электродвигателя. При достижении температуры уставки биметаллическая пластина изогнется и приведет в движение один из толкателей. Толкатель, в свою очередь, сместит рычаг защелки на несколько миллиметров, что отпустит пружинный механизм и даст ход штанге расцепителя.

После этого контакты теплового реле отключат питание цепи управления и перекроют контакты цепи сигнализации, которая оповестит об отключении защитного приспособления. После устранения причины перегрева реле возвращается в рабочее положение посредством нажатия механической кнопки. Следует отметить, что сразу после отключения теплового реле включить его не получиться, так как биметаллическая пластина еще не остыла и возможны ложные срабатывания. Поэтому процесс требует определенной выдержки времени, после которой электродвигатель можно запускать в работу.

Обозначение на схеме

При чтении схем важно ориентироваться в обозначении всех устройств, изображенных на них. Это позволяет обеспечивать точное подключение с соблюдением основных параметров работы электроустановки, селективности срабатывания защит и поддерживать нормальный режим электроснабжения. Изображение теплового реле на схемах определяется положениями двух нормативных документов. В соответствии с таблицей 3 ГОСТ 2.755-87 контакты данного вида оборудования изображаются следующим образом (рисунок 3):

Рис. 3. Изображение контакта термореле

В тоже время, само температурное реле имеет обозначение в соответствии с п.21 таблицы 1 ГОСТ 2.756-76, которое отображается на схеме следующим образом (см. рисунок 4):

Рис. 4. Воспринимающая часть электротеплового реле

Знание схематических изображений электротеплового реле позволит вам ориентироваться в принципиальных схемах уже действующих агрегатов. Или самостоятельно составлять и подключать оборудование через защитное приспособление.

Современное разнообразие тепловых реле охватывает довольно широкий ассортимент. Поэтому деление на виды производиться в соответствии с установленными критериями на основании п. 1.1. ГОСТ 16308-84. Так, по роду тока рабочей цепи все устройства подразделяются на две большие группы: реле переменного и постоянного тока. В зависимости от количества рабочих полюсов встречаются:

• однополюсные – применяются для двигателей постоянного тока и других однофазных моделей;
• двухполюсные – устанавливаются в трехфазную цепь, где контроль может осуществляться только по двум фазам;
• трехполюсные – актуальны для мощных асинхронных агрегатов с короткозамкнутым ротором.

В зависимости от типа контактов вторичных цепей все тепловые приборы подразделяются на модели:

• только с замыкающим контактом;
• только с размыкающим контактом;
• и с замыкающим, и с размыкающим контактом;
• с переключающими;

В зависимости от способа возврата теплового реле в исходное положение существуют варианты с включением вручную или с самостоятельным возвратом. Также в моделях может реализовываться функция перевода с одного вида работы на другой.

Также существует разделение по наличию или отсутствию приспособления для компенсации температуры окружающего пространства. И модели с возможностью регулировки тока несрабатывания или с отсутствием таковой функции.

Назначение

Основным назначением теплового реле является защита электродвигателя от перекоса фаз, перегрева на затяжных пусках, заклинивании вала или подачи чрезмерной нагрузки. Для решения всех этих задач на практике выпускаются различные типы реле, имеющие узкую специализацию по конкретному направлению, рассмотрим далее более детально каждый из них.

• РТЛ используется для защиты трехфазных асинхронных электрических машин от воздействия токов перегрузки, перегрева при обрыве или перекосе фаз, проблем с вращением вала. Может применяться как самостоятельно, так и с установкой на пускатель ПМЛ.
• РТТ предназначено для работы с трехфазными агрегатами с короткозамкнутым ротором, обеспечивает полный охват аварийных режимов, приводящих к перегреванию обмоток. Также может устанавливаться на магнитный пускатель ПМА, ПМЕ или самостоятельно на монтажную панель.
• РТИ – трехфазное тепловое реле с возможностью монтажа на пускатели серии КМТ, КМИ. Отличаются стабильным низким расходом электроэнергии, включаются в работу совместно с предохранителями.
• ТРН – применяется для контроля пуска и режима работы электродвигателя, мало зависит от внешних температурных факторов. Является двухполюсной моделью, которую можно использовать для пуска двигателей постоянного тока.
• Твердотельные — в отличии от предыдущих, не имеет контактных групп и перемещающихся элементов внутри. Применяется в трехфазных цепях, где устанавливаются повышенные требования к пожарной безопасности.
• РТК – контролирует температурные показатели не через рабочие токи, а путем размещения датчика в корпусе мотора. Поэтому весь процесс взаимодействия осуществляется только по величине температуры.
• РТЭ – представляет собой подобие предохранителя, так как отключение происходит за счет плавления проводника. Само тепловое устройство монтируется непосредственно с электродвигателем.

Технические характеристики

Корректная работа релейной защиты обеспечивается за счет соответствия параметров теплового устройства заданным условиям работы электрической машины. Поэтому важно изучить основные рабочие параметры реле еще до его приобретения. К основным техническим данным теплового реле относятся:

• величина номинального напряжения и частота на которые оно рассчитано;
• время-токовая характеристика – определяет время срабатывания при установленной кратности превышения;
• время возврата теплового элемента в исходное положение;
• диапазон изменения тока уставки;
• тепловая устойчивость к превышению рабочей величины;
• климатическое исполнение и степень пыле- влагозащищенности.

Схемы подключения

Подключение вышеперечисленных моделей тепловых реле может производиться по нескольким схемам, отличающихся в зависимости от конкретного типа оборудования. Рассмотрим наиболее актуальные из них.

Рис. 5. Схема включения теплового реле

Как видите на рисунке 5, трехфазное реле RT1 подключается последовательно к двигателю M. Питание к ним подается через контактор KM. В нормальном режиме работы контакты RT1 нормально замкнуты и через катушку КМ протекает ток. Как только возникнет аварийный режим, тепловая защита разомкнет контакты и катушка контактора обесточится, питание двигателя прекратиться.

Аналогичным образом происходит включение двухполюсного реле, с той разницей, что контакты защитного устройства включаются последовательно только в две фазы из трех, как показано на рисунке ниже:

Рис. 6. Схема включения двухполюсного реле

Помимо этого существует схема включения теплового реле для мощных электродвигателей, рабочий ток которых в разы превышает допустимый предел для защитного приспособления. В таких ситуациях используется трансформаторное преобразование, а схема включения выглядит следующим образом:

Рис. 7. Схема трансформаторного включения

Критерии выбора

Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:

Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:

Рис. 8. Время-токовая характеристика

В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.

Электрические цепи для чайников: определения, элементы, обозначения

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

• Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
• Узел – соединение ветвей цепи;
• Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

• Силовые электрические цепи;
• Электрические цепи управления;
• Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!