Тепловая защита электроустановок
Провода электрических линий и электротехнические устройства должны быть защищены от превышения температуры при коротких замыканиях и длительных перегрузках.
Коротким замыканием принято называть всякое ненормальное соединение через элементы с малым сопротивлением между проводами или другими токоведущими частями цепи. Причиной короткого замыкания может быть случайное соединение неизолированных токоведущих частей между собой (например, соединение двух проводов воздушной линии) или повреждение изоляции вследствие старения, износа, пробоя и т. п. При коротком замыкании резко увеличивается ток, тепловое действие которого [см. (1.36)] может вызвать разрушение изоляции и пожар. Вместе с тем часто возникают опасные электродинамические силы взаимодействия между проводами и сильное уменьшение напряжения в сети. Следствием последнего являются снижение частоты вращения и даже остановка электродвигателей и т.д.
| Таблица 16.1 Допустимые длительные токовые нагрузки проводов и шнуров с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией и алюминиевыми жилами
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
В табл. 16.1 приведены допустимые значения токов в проводах и кабелях в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Простейшим способом отключения аварийных участков является использование теплового действия токов короткого замыкания в приборах защиты: предохранителе с плавкой вставкой, пробочном и трубчатом предохранителях. В предохранителе первого типа отключающим элементом служит плавкая вставка — сменяемая часть предохранителя, плавящаяся при увеличении тока в защищаемой цепи свыше определенного значения. По существу это короткий участок защищаемой цепи, относительно легко разрушаемый тепловым действием тока. Чтобы получить такую сниженную термическую стойкость, нужно увеличить сопротивление вставки, для чего ее изготовляют из материала с высоким удельным сопротивлением (например, сплава олова и свинца) или из хорошо проводящего металла (например, серебра, меди), но с малой площадью поперечного сечения.
|
|
|
Плавление вставки не должно сопровождаться возникновением дуги в предохранителе вдоль размыкаемого участка. Следовательно, длина плавкой вставки должна быть выбрана с учетом напряжения питания. По этой причине на предохранителях кроме номинального тока, т. е. наибольшего тока, который он может выдержать сколь угодно долгое время, не разрушаясь, указывается также и номинальное напряжение.
Существует большое многообразие конструкций предохранителей с плавкой вставкой. Для напряжений до 250 В и токов примерно до 60 А широко применяются пробочные предохранители (рис. 16.3). Пробочный предохранитель состоит из основания 1, в которое ввертывается сменяемая при перегорании вставка 2 — так называемая пробка с резьбой, опирающаяся на неподвижный контакт 4. Пробка изготовляется из керамического материала и снабжается двумя металлическими контактами, между которыми припаивается плавкая проволока 3.
Пробочные предохранители обычно устанавливаются на групповых щитках. От этих щитков линии расходятся в отдельные квартиры или комнаты, части здания и т. п. На щитке все провода каждой линии должны быть защищены отдельными предохранителями (рис. 16.4). Такое сосредоточение предохранителей облегчает надзор за ними и замену пробок при их перегорании.
|
|
|
|
|
|
|
| Линия 1 |
[] п [] [] [] []
Линия 3
Линия 2 Рис. 16.4
Для защиты от коротких замыканий линий высокого напряжения применяются трубчатые предохранители различных конструкций (рис. 16.5), в которых плавящаяся проволока помещена в фарфоровую трубку и имеет значительную длину. Трубка не дает разбрызгиваться расплавленному металлу, а электрическая дуга, образующаяся при плавлении проволоки внутри трубки, быстро разрывается благодаря тяге воздуха в трубке.
Номинальные токи предохранителей следует выбирать наименьшими по расчетным токам нагрузки соответствующих участков сети. При этом вставка не должна плавиться при кратковременных перегрузках — пусковых токах электродвигателей и т. п.
Для защиты электротехнических установок от длительных перегрузок используются тепловые реле на основе биметаллических элементов, представляющих собой две механически скрепленные пластины из металлов с различными температурными коэффициентами расширения. На рис. 16.6 показана принципиальная схема устройства теплового реле. Нагреватель 2, включенный в защищаемую цепь, своим теплом воздействует на биметаллический элемент 1. При перегрузке в защищаемой цепи обе пластины биметаллического элемента, нагреваясь, удлиняются. Но одна из них удлиняется больше, вследствие чего биметаллическая пластина изгибается вверх и выходит из зацепления с защелкой 3. Последняя под действием пружины 4 поворачивается вокруг оси 5 по направлению движения часовой стрелки и посредством тяги 6 размыкает контакты 7, отключая перегруженную сеть.
|
|
|
Однако тепловое реле из-за значительной тепловой инерции не обеспечивает защиту от токов короткого замыкания. Поэтому дополнительно к тепловому реле необходим предохранитель с плавкой вставкой.
|
 Мы поможем в написании ваших работ! |
