script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Настройка тепловых расцепителей автоматических выключателей

Особенности работы автоматических выключателей с микропроцессорными расцепителями

Ни для кого не секрет, что автоматические выключатели это не просто рубильники, которые пропускают рабочий ток и обеспечивают два состояния электрической цепи: замкнутое и разомкнутое. Автоматический выключатель — это электрический аппарат, который в режиме реального времени «отслеживает» уровень протекающего тока в защищаемой цепи и отключает ее при превышении током определенного значения.

Самым распространенным сочетанием в автоматических выключателях является комбинация теплового и электромагнитного расцепителя. Именно эти два вида расцепителей обеспечивают основную защиту цепей от сверхтоков.

Тепловой расцепитель предназначен для отключения токов перегрузки электрической цепи. Тепловой расцепитель конструктивно состоит из двух слоев металлов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения. Это и позволяет пластине изгибаться при нагреве и воздействовать на механизм свободного расцепления, в конечном итоге, отключая аппарат. Такой расцепитель еще называют термобиметаллическим расцепителем по названию основного элемента — биметаллической пластины.

Однако этот вид расцепителя обладает существенным недостатком — его свойства зависят от температуры окружающей среды. То есть, при слишком низкой температуре даже если цепь будет перегружена — тепловой расцепитель автоматического выключателя может не отключить линию. Возможна и обратная ситуация: в очень жаркую погоду автоматический выключатель может ложно отключать защищаемую линию, за счет нагрева биметаллической пластины окружающей средой. К тому же тепловой расцепитель потребляет электрическую энергию.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки и подвижного стального сердечника, удерживаемого пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится электромагнитное поле, однако его силы не хватает, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Устройство механизма электромагнитного расцепителя показано на примере АП50Б

Этот вид расцепителя не обладает таким большим потреблением электрической энергии, как тепловой расцепитель.

В настоящее время широкое распространение получили электронные расцепители на базе микроконтроллеров. С их помощью можно осуществлять точную настройку следующих параметров защиты:

  • уровень рабочего тока защиты
  • время защиты от перегрузки
  • время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
  • ток селективной отсечки
  • время селективной токовой отсечки

Реализованная функция проведения самотестирования работоспособности механизма свободного расцепления с помощью кнопки ТЕСТ позволяет проводить проверку аппарата потребителем.

Регулировка параметров настройки электрической цепи на лицевой панели устройства позволяет персоналу без лишнего труда понять, как настроена защита отходящей линии.

С помощью поворотных переключателей на лицевой панели устанавливается уровень рабочего тока цепи. Регулировка уставки рабочего тока расцепителя IR устанавливается в кратности: 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95; 1,0 к номинальному току выключателя.

Существует два режима работы полупроводникового расцепителя при перегрузке электрической цепи:

  • с «тепловой памятью»;
  • без «тепловой памяти»

«Тепловая память» является эмуляцией работы теплового расцепителя (биметаллической пластины): микропроцессорный расцепитель программным способом задает время, которое потребовалось бы для остывания биметаллической пластины. Данная функция позволяет оборудованию и защищаемой цепи больше времени остывать и, соответственно, их срок службы не снижается.

Одним из преимуществ является установка уровня тока и времени срабатывания автоматического выключателя при коротком замыкании, что осуществляет необходимую селективность защиты. Это необходимо для того, чтобы вводной автоматический выключатель отключился позже, чем ближайшие к аварии аппараты. Важно отметить, что, в отличие от теплового расцепителя, уставки по времени в микропроцессорном расцепителе не меняются при изменении температуры окружающей среды.

Регулировка уставки тока селективной токовой отсечки выбирается кратно рабочему току IR: 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

Регулировка уставки времени селективной токовой отсечки выбирается в секундах: 0 (без выдержки времени); 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4.

Электромагнитная совместимость микропроцессорных расцепителей автоматических выключателей OptiMat D позволяет применять эти аппараты в общепромышленных электроустановках. В свою очередь, электромагнитные поля, создаваемые элементами микропроцессорного расцепителя не оказывают негативного влияния на окружающую технику.

Рассмотрим выбор уставок на примере микропроцессорного расцепителя MR1-D250 автоматического выключателя OptiMat D. Имеется асинхронный двигатель АИР250S2 с параметрами Р=75 кВт; cosφ=0,9; Iп/Iном=7,5; для которого нужно выбрать уставки защищающего аппарата (автоматический выключатель защищает непосредственно линию с данным электродвигателем). Примем следующие условия: пуск электродвигателя легкий и время пуска равное 2 с.

Читайте также:  Автоматический выключатель iek 20a

Выбираем для нашего двигателя уставку в 4 секунды с функцией тепловой памяти:

В нашем случае номинальный ток электродвигателя составляет 126,6 А. Соответственно, выставляем переключатель регулировки номинального тока выключателя на значение 0,56, чтобы ближайшее значение получилось 140 А.

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал ложно от пусковых токов, кратность которых для выбранного двигателя составляет 7,5 примем уставку селективной токовой отсечки равную 8.

Т. к. данный выключатель будет устанавливаться непосредственно для защиты электродвигателя для обеспечения селективности в действии выключателей принимаем мгновенную селективную токовую отсечку (без выдержки по времени).

Следует также отметить, что при превышении током короткого замыкания значения в 3000 А выключатель будет срабатывать мгновенно, то есть без выдержки по времени.

Таким образом, мы рассмотрели пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя, обеспечивающие защиту асинхронного двигателя. Данный пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя не является техническим руководством. В конечном виде панель настройки микропроцессорного расцепителя автоматического выключателя будет выглядеть так:

Электромагнитная совместимость, соответствующая требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010, и возможность внедрения в систему автоматизации делает автоматические выключатели Optimat D250 более надежными, удобными и выгодными решениями по многим показателям.

Источник



Регулировка и настройка тепловых реле и расцепителей автоматических выключателей

Основным средством защиты электроприводов от перегрузок в настоящее время являются тепловые реле, а также автоматические выключатели с тепловыми расцепителями. Наибольшее распространение получили двухполюсные реле типа ТРН и ТРП, а также трехполюсные — РТЛ, РТТ. Последние имеют улучшенные характеристики и обеспечивают защиту от несимметричных режимов.

При 20 % перегрузке тепловое реле должно отключать электродвигатель за время не более 20 мин, а при двукратной перегрузке — примерно за 2 мин. Однако это требование часто не выполняется по той причине, что номинальный ток нагревательного элемента теплового реле не соответствует номинальному току защищаемого электродвигателя. На работу тепловых реле существенное влияние оказывает температура окружающей среды.

Основным параметром тепловых реле является время-токовая защитная характеристика, т. е. зависимость времени срабатывания от величины перегрузки.

Первая из них — для реле, находящегося в холодном состоянии (разогрев током начинается, когда реле имеет температуру, равную температуре окружающей среды), и вторая — для реле, находящегося в горячем состоянии (режим перегрузки наступает после работы реле в течение 30 — 40 мин под номинальным током).

Рис. 1. Защитные характеристики теплового реле: 1 — зона срабатывания из холодного состояния, 2 — зона срабатывания из горячего состояния

Для обеспечения надежного и своевременного отключения электродвигателя при перегрузке тепловое реле должно настраиваться на специальном стенде. При этом исключается ошибка из-за естественного разброса номинальных токов заводских нагревательных элементов.

При проверке и настройке тепловой защиты на стенде используется так называемый метод фиктивных нагрузок. Через нагревательный элемент пропускают ток пониженного напряжения, имитируя таким образом реальную нагрузку, и по секундомеру определяют время срабатывания. В процессе настройки необходимо стремиться к тому, чтобы 5. 6-кратный ток отключался через 9 — 10 с, а 1,5-кратный через 150 с (при холодном состоянии нагревателя).

Для настройки тепловых реле можно использовать серийно выпускавшиеся cпециализированные стенды.

На рис. 2 показана схема такого устройства. Приспособление состоит из маломощного нагрузочного трансформатора TV2, к вторичной обмотке которого подключается нагревательный элемент теплового реле КК, а напряжение первичной обмотки плавно регулируется автотрансформатором TV1 (например ЛАТР-2). Ток нагрузки контролируется амперметром РА, включенным во вторичную цепь через трансформатор тока.

Рис. 2. Принципиальная схема установки для проверки и настройки тепловых реле

Тепловое реле проверяют следующим образом. Ручку автотрансформатора устанавливают в нулевое положение и подают напряжение, затем поворотом ручки устанавливают ток нагрузки I = 1,5 I ном и секундомером контролируют время срабатывания реле (в момент погасания лампы HL). Операцию повторяют для остальных нагревательных элементов реле.

Читайте также:  Вакуумный выключатель evolis схема

Если время срабатывания хотя бы одного из них не соответствует норме, тепловое реле следует отрегулировать. Регулировка производится специальным регулировочным винтом. При этом добиваются, чтобы при токе I = 1,5 I ном время срабатывания составляло 145 — 150 с.

Отрегулированное тепловое реле следует настроить на номинальный ток двигателя и температуру окружающей среды. Это делают в том случае, когда номинальный ток нагревательного элемента отличается от номинального тока электродвигателя (на практике в основном так и бывает) и когда температура окружающего воздуха ниже номинальной ( + 40° С) более чем на 10° С. Токовую уставку реле можно регулировать в пределах 0,75 — 1,25 номинального тока нагревателя. Настройка производится в следующей последовательности.

1. Определяют поправку (E1) реле на номинальный ток двигателя без температурной компенсации ±Е1 = ( I ном- I о)/С I о,

где Iном — номинальный ток двигателя, I о — ток нулевой уставки реле, С — цена деления эксцентрика (С = 0,05 для открытых пускателей и С = 0,055 для защищенных).

2. Определяют поправку на температуру окружающей среды E2=(t — 30)/10,

где t — температура окружающей среды, °С.

3. Определяют суммарную поправку ±Е=(±Е1) + (-Е2).

При дробной величине Е ее следует округлить до целого в большую или меньшую сторону в зависимости от характера нагрузки.

4. На полученное значение поправки переводят эксцентрик теплового реле.

Тщательно отрегулированные тепловые реле типа ТРН и ТРП имеют защитные характеристики, мало отличающиеся от средних. Однако такие реле не обеспечивают защиту электродвигателя в случае заклинивания, а также электродвигателей, не запустившихся при обрыве фазы.

Помимо магнитных пускателей c тепловыми реле в электроприводах для нечастых пусков их и защиты электрических цепей от коротких замыканий используются автоматические выключатели. При наличии комбинированных расцепителей такие аппараты защищают электроприемники также от перегрузки. Характерные параметры автоматических выключателей: минимальный ток срабатывания — (1,1. 1,6) I ном, уставка электромагнитного расцепителя — (3 — 15) I ном, время срабатывания при токе I = 16 I ном — менее 1 с.

Испытание тепловых элементов расцепителей автоматов проводят аналогично проверке тепловых реле. Испытание выполняется током 2 I ном при температуре окружающей среды +25° С. Время срабатывания элемента (35 — 100 с) должно находиться в пределах, указанных в заводской документации или найденных по защитной характеристике каждого автомата. Настройка тепловых элементов заключается в установке при помощи винтов биметаллических пластинок на одинаковое время срабатывания при одинаковом токе.

Для проверки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя через него от нагрузочного устройства пропускают ток на 15% меньше тока уставки (тока отсечки). Затем плавно увеличивают испытательный ток до отключения аппарата. При этом максимальное значение тока срабатывания не должно превышать ток уставки электромагнитного расцепителя более чем на 15 %. Испытание проводится не более 5 с во избежание недопустимого перегрева контактов выключателя.

Для проверки расцепителя минимального напряжения на зажимы автоматического выключателя подают напряжение U = 0,8Uном и включают аппарат, затем напряжение плавно понижают до момента срабатывания Uc = (0,35 — 0,7)Uном.

В последнее время в промышленности стали использовать полупроводниковые аппараты защиты и управления. Вместо обычных магнитных пускателей, например, применяют специальные тиристорные блоки. Техническое обслуживание таких устройств заключается в периодических внешних осмотрах и проверке работоспособности.

Источник

Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Частью конструкции автоматического выключателя (автомата) является тепловой расцепитель. Дело в том, что внутри автоматического выключателя реализовано сразу два пути защиты от токовой перегрузки:

электромагнитный расцепитель, размыкающий цепь при превышении номинального тока в разы (при коротком замыкании) ;

тепловой расцепитель, срабатывающий при меньших токах перегрузки, но обладающий, однако, меньшим быстродействием чем его электромагнитный соратник.

Разумеется, при прохождении по проводке тока немного большего, чем ее расчетный ток, проводка не перегорит, поэтому быстродействия теплового расцепителя обычно достаточно.

Кинематическая схема автоматического выключателя:

1 – тепловой расцепитель; 2 – электромагнитный расцепитель; 3 – минимальный расцепитель; 4 – независимый расцепитель; 5 – электромагнитный привод; 6 – рукоятка управления; 7 – пружина, ускоряющая отключение; 8, 9, 10 – механизм свободного расцепления; 11 – подвижный контакт; 12 – неподвижный контакт; 13 – контактная пружина.

Читайте также:  Автоматический выключатель s203 c100a

Расцепители – устройства, обеспечивающие автоматическое размыкание контактов посредством воздействия на механизм свободного расцепления в аварийном режиме работы цепи или служащие для дистанционного отключения выключателя.

Устройство автоматического выключателя:

Время-токовая характеристика — зависимость времени срабатывания аппарата защиты (времени плавкой перегорания вставки предохранителя) от значения тока, протекающего через его измерительный элемент (плавкую вставку предохранителя), нагревательный элемент электротеплового реле. Иногда можно встретить другие названия время-токовой характеристики — ампер-секундная характеристика или просто — защитная характеристика.

Время-токовая характеристика – это основная характеристика автоматического выключателя отражающая зависимость времени срабатывания автоматического выключателя при возникновении аварийного режима от величины тока цепи. Она имеет вид гиперболы, поэтому чем больше протекающий через аппарат защиты ток, тем меньше время его срабатывания. Однако данное время не может быть меньше собственного времени срабатывания.

В зависимости от типа установленных в автоматическом выключателе расцепителей, он может иметь такие времятоковые характеристики, как:

зависимая от тока характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет тепловой расцепитель. Она характеризуется током срабатывания при перегрузке, а время срабатывания зависит от величины тока.

независимая от тока характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет электромагнитный расцепитель. Она характеризуется током срабатывания отсечки. Срабатывание может быть мгновенным или с выдержкой времени;

ограниченно зависимая от тока (двухступенчатая) характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет комбинированный расцепитель (тепловой и электромагнитный).

Время-токовая характеристика, для упрощения, может изображаться одной линией, проходящей в середине оны срабатывания.

Тепловой расцепитель построен на основе биметаллической пластины, которая разогревается от проходящего через нее тока, при этом постепенно изгибается, если ток становится все выше и выше относительно номинального для данного автомата (типового, который значится в маркировке), что в конце концов приводит к размыканию защищаемой этим автоматом цепи. Когда пластина изгибается, усилие ее изгиба передается на тягу, которая в свою очередь давит на курок механизма расцепления.

Минимальный ток срабатывания для конкретного теплового расцепителя составляет 1,45 его номинального тока (уставки), а время срабатывания зависит от время-токовой характеристики рассматриваемого автомата, и в зависимости от величины тока перегрузки и от начальной температуры биметаллической пластины, — может составлять от нескольких секунд до часа и даже двух в зависимости от типа автомата.

Устройство теплового расцепителя автоматического выключателя:

Работа теплового расцепителя:

Холодный автомат при токе в 2,55 раза больше номинального разомкнет цепь максимум через одну минуту, а в горячем состоянии — через несколько секунд (это справедливо для автоматов номиналом до 32А). Поэтому выбирая автомат для своего щитка необходимо понимать, что номинальный ток автомата — это не ток его срабатывания.

Предельно допустимый ток для проводки, при котором должно происходить отключение автомата, желательно сопоставлять с время-токовой характеристикой выбираемого автомата, ориентируясь на его тип (B, C, D).

Биметаллическая пластина автоматического выключателя представляет собой две плотно прижатые друг к другу, но не сплавленные, металлические полосы, изготовленные из металлов с различными коэффициентами теплового расширения. Две полосы скреплены друг с другом с одного конца пайкой или сваркой. Другие их концы закреплены в корпусе выключателя неподвижно.

Когда автоматический выключатель установлен в цепь, биметаллическая пластина оказывается включена в эту цепь последовательно с нагрузкой. В результате её нагревания проходящим электрическим током, пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя путем активации механизма разъединения.

Обозначение теплового расцепителя на корпусе выключателя Hager:

Когда автоматический выключатель только пребывает на стадии изготовления, ток срабатывания теплового расцепителя настраивается при помощи специального регулировочного (юстировочного) винта, который скрыт внутри автомата и находится возле одной из его клемм.

Как только автомат сработал, его биметаллическая пластина начинает остывать и выпрямляться, так что через некоторое время автомат снова готов к полноценной работе, стоит только заново взвести его рычаг. Подобными способностями плавкий предохранитель не похвастается.

Источник