Максимальная защита —
Назначение максимальной защиты заключается в автоматическом отключении от сети электроустановки при протекании в ней тока, значительно превышающего допустимую величину. Так как такие токи возникают при коротких замыканиях в сети или установке, то максимальная защита — защита от токов короткого замыкания. Она осуществляется с помощью плавких предохранителе: и электромагнитных релле.
Плавкие предохранители для напряжения до 1000 В бывают пробочные и трубчатые. Пробочные предохранители применяются для защиты осветительных сетей от тока к. з., трубчатые — для защиты силовых сетей и мощных потребителей электрической энергии.
Плавкая вставка 3 представляет собой цинковую пластинку, имеющую несколько сужений для более быстрого перегорания. Пластинка приверну та винтами к медным ножам 4, которыми предохранитель вставляется в пружинные губки на панели.
Трубчатые предохранители ПР-2 применяются в некоторых пускателях.
Номинальным током плавкого предохранителя называется такой ток, который плавкая вставка выдерживает длительное время, не перегорая.
Сгорание плавкой вставки происходит при токе значительно большем, чем ее номинальный ток, причем время, за которое вставка расплавится, зависит от величины тока. Плавная вставка при токе больше номинального на 25% вовсе не перегорает, а при токе больше номинального на 60 % перегорит только через час. Учитывая, что асинхронный двигатель при перегрузке на 50 % может работать без особого вреда всего 2—4 мин, можно сделать вывод: предохранители не могут защитить двигатели и другие установки от перегрузок.
Выбор плавких вставок для защиты различных установок от тока к. з. производится по следующим формулам:
для осветительных сетей и фазных асинхронных двигателей
Стандартные величины плавких вставок: б, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 430, 350, 500, 600, 700, 850, 1000 А.
Выбранные плавкие вставки обязательно проверяются на надежность срабатывания при минимальном токе короткого замыкания. При этом должно быть выполнено неравенство
Такое требование ПБ объясняется тем, что только при таких соотношениях токов плавкий предохранитель срабатывает практически мгновенно.
Достоинства плавких предохранителей: простота, низкая стоимость, высокая скорость отключения токов к. з.; недостатки: большая трудоемкость при замене плавких вставок; возможность неодновременного перегорания плавких вставок, что может вызвать продолжи тельную работу потребителя на двух фазах и как результат— выход его из строя из-за перегрева; относительная трудность подбора предохранителей и возможность установки некалиброванных плавких вставок.
Из-за недостатков предохранители применяются до вольно редко, в основном, для защиты неответственных установок малой мощности и осветительных установок,
Максимальные токовые реле предназначены для постоянного контроля за величиной тока в защищаемой сети и подачи сигнала на отключение ее при прохождении по ней тока выше установленной величины.
В рудничной аппаратуре для максимально-токовой защиты применяют первичные и вторичные электромагнитные токовые реле прямого и косвенного действия с мгновенной и зависимой характеристикой.
Простейшее первичное электромагнитное реле прямого действия на отключающий механизм, с мгновенным срабатыванием показано на рис. 17.2, а. Оно состоит из П-образного неподвижного магнитопровода 2 с подвижным якорем 3, который удерживается в крайнем открытом положении пружиной 4 (натяжение ее можно регулировать винтом 9, используя для установки уставки указатель 6 и шкалу 7). На сердечник надета токовая катушка 1, которая включается последовательно в одну из фаз аппарата (рис. 17.2, б).
Так как количество витков в катушке постоянно, то величина магнитного потока, создаваемого этой катушкой, будет прямо пропорциональна величине тока в фазе. Чем больше ток в катушке, тем больше магнит ный поток и сила, с которой якорь притягивается к неподвижному сердечнику. Перемещению якоря препятствует натяжение пружины 4. Таким образом, определенному усилию натяжения пружины соответствует определенный ток, при котором якорь будет притягиваться к сердечнику, поэтому шкала 7, показывающая усилие натяжения пружины, проградуирована в амперах. На конце якоря 3 монтируется либо ударник 5 (для непосредственного воздействия на механизм свободного расцепления автомата), либо мостик (для размыкания контактов в цепи управления пускателем).
Реле работает следующим образом. При установке указателя силы натяжения пружины 6 на цифру 750 А реле не сможет притянуть якорь до тех пор, пока в цепи катушки будет проходить ток меньше 750 А. Если же по контролируемой цепи пройдет ток 750 А, якорь 3 притянется, освободит защелку з и выключатель пружиной /7 будет отключен. Такие реле монтируются в фидерных автоматах, которые предназначены для защиты магистралей от тока к. з.
Правила безопасности требуют ежесменной проверки исправности максимальной защиты перед началом работ. Проверка эта производится не устройством короткого замыкания в магистрали, а имитацией его с помощью катушки 8. Катушка 8 имеет много витков тонкого провода и включается при проверке защиты в электросхсму как катушка напряжения с помощью кнопки. Величина тока при включении катушки будет небольшая, а величина магнитного потока будет такая же, как в случае короткого замыкания в контролируемой цепи. Реле сработает — произойдет выключение автомата.
Значение тока, при котором реле срабатывает, называется уставкой тока.
Достоинства максимальных токовых реле: простота устройства, размыкание всех трех фаз потребителя при срабатывании реле, легкость регулировки уставок, постоянная готовность к работе; недостаток—мгновенная реакция на любое, даже кратковременное повышение тока в цепи потребителя,
В настоящее время в пускателях максимально-токовая защита осуществляется вторичными электромагнитными реле, включаемыми по специальным схемам, которые предложены сотрудниками ВНИИВЭ. В пускателях применяются защиты У М3 и ПМЗ.
Защита УМЗ состоит из двух одинаковых частей, включенных в разные фазы (рис. 17.3) и питающихся через трансформаторы тока ТТ1 и ТТ2. При нормальной работе переключатели П замкнуты, а потенциометры R3 установлены в положение, соответствующее определенной уставке реле. В трансформаторах тока ТТ1, ТТ2 индуктируется ток, пропорциональный току в первичной цепи. Этот ток замыкается через резисторы/?/ и R2, в результате чего на резисторах возникает напряжение, величина которого пропорциональна первичному току. Так как параллельно резисторам R1 и R2 включена цепь R3—В/—РЗ, выпрямитель выпрямляет это напряжение и подает его на катушку РЗ. Катушка РЗ имеет постоянное сопротивление, а реле — определенный ток трогания. До тех пор, пока величина напряжения (а значит, величина тока в первичной цепи) будет недостаточной для того, чтобы в реле прошел ток, равный току трогания, реле РЗ будет находиться в покос. При достижении критического значения тока в первичной цепи, напряжение на резисторах R1 и R2 станет достаточно большим, чтобы реле РЗ сработало, пускатель отключится.
Переключатель Л используется для опробования максимальной защиты при токах, в два раза меньших токов уставки. Для опробования оп ставится в положение «Выключено».
Защита УМЗ имеет экспоненциальную характеристику, что дает возможность для асинхронных короткозамкнутых двигателей уставку тока ставить не по номинальному, а по фактическому пусковому току.
Защита ПМЗ устанавливается на фидерных автоматах типа ЛВ и отличается от защиты УМЗ следующим: 1) трансформаторы тока ставятся на всех трех фазах автомата, соединяются в звезду; б) с помощью полупроводниковых выпрямителей вторичная цепь трансформаторов разделена на две схемы: измерительную и исполнительную; в) в измерительной схеме для измерения величины напряжения использованы транзисторы, которые при установленной величине напряжения на резисторах открываются и подают питание в исполнительную схему — на реле напряжения; г) реле напряжения при получении питания через транзисторы непосредственно воздействует на механизм свободного расцепления автомата и выключает его; д) в исполнительной схеме предусмотрено блокировочное реле, которое осуществляет запрет повторного включения автомата до устранения причины срабатывания защиты; е) кнопка возврата блокировочного реле в первоначальное положение (кнопка взвода реле) выведена наружу оболочки.
Защиты УМЗ и ПМЗ имеют специальные контакты, которые используются для сигнализации о срабатывании защиты.