Výber ovládacích a ochranných zariadení

Výber spínacích zariadení a ochranných zariadení pre elektrické prijímače sa vykonáva na základe menovitých údajov týchto prijímačov a parametrov ich napájacej siete, požiadaviek na ochranu prijímačov a siete pred abnormálnymi režimami, prevádzkových požiadaviek, najmä frekvencia spínania a podmienky prostredia, v ktorom sú zariadenia nainštalované.

Výber zariadení podľa typu prúdu, počtu pólov, napätia a výkonu

Konštrukcia všetkých elektrických zariadení je vypočítaná a označená výrobcami pre hodnoty napätia, prúdu a výkonu určené pre každé zariadenie, ako aj pre konkrétny režim prevádzky. Výber zariadenia pre všetky tieto charakteristiky sa teda v podstate obmedzuje na nájdenie vhodných typov a veľkostí zariadení na základe katalógových údajov.

Výber zariadení podľa podmienok elektrickej ochrany

Pri výbere ochranných zariadení by ste mali zvážiť možnosť nasledujúcich abnormálnych režimov:

a) fázový skrat,

b) uzavretie fázy ustajnenia,

c) zvýšenie prúdu spôsobené preťažením technologického zariadenia, niekedy neúplným skratom,

d) zmiznutie alebo nadmerné zníženie napätia.

Pre všetkých elektrických spotrebičov musí byť zabezpečená ochrana proti skratovému prúdu. Mal by fungovať s minimálnym časom jazdy a mal by byť vypnutý nárazovými prúdmi.

Ochrana proti preťaženiu sa vyžaduje pre všetky spotrebiče s nepretržitou prevádzkou, okrem nasledujúcich prípadov:

a) keď preťaženie elektrických prijímačov z technologických dôvodov nie je možné vykonať alebo je nepravdepodobné (odstredivé čerpadlá, ventilátory a pod.),

b) pre elektromotory s výkonom menším ako 1 kW.

Ochrana proti preťaženiu je voliteľná pre elektromotory pracujúce v krátkodobom alebo prerušovanom režime. V nebezpečných oblastiach je ochrana elektrických prijímačov proti preťaženiu povinná vo všetkých prípadoch. Nízkonapäťová ochrana musí byť nainštalovaná v nasledujúcich prípadoch:

a) pre elektromotory, ktoré nie je možné pripojiť do siete pri plnom napätí,

b) pre elektromotory, ktorých samovoľné spustenie je z technologických dôvodov neprípustné alebo predstavuje nebezpečenstvo pre obsluhu,

c) pre ostatné elektromotory, ktorých odstavenie pri výpadku prúdu je nevyhnutné na zníženie celkového rozbehového výkonu elektrických spotrebičov pripojených do siete na prípustnú hodnotu, prípadne z hľadiska prevádzkových podmienok mechanizmov.

Okrem vyššie uvedeného musia byť motory s jednosmerným, paralelným a zmiešaným budením chránené pred nadmerným zvýšením rýchlosti v prípadoch, keď takéto zvýšenie môže viesť k ohrozeniu ľudského života alebo k významným stratám.

Ochrana proti nadmernému zvýšeniu počtu otáčok môže byť vykonaná rôznymi špeciálnymi relé (odstredivé, indukčné atď.).

Keďže ochrana proti preťaženiu a skratu má v energetických sieťach mimoriadny význam, budeme sa podrobnejšie venovať základnej stránke tohto problému.

Skratový prúd musí byť okamžite alebo takmer okamžite vypnutý. Jeho hodnota v rôznych častiach siete môže byť veľmi odlišná, ale takmer vždy sa dá predpokladať, že ochranné zariadenia musia s istotou a rýchlo vypnúť akýkoľvek prúd, ktorý je výrazne vyšší ako počiatočný, a zároveň by v žiadnom prípade nemali nie je možné spustiť pri normálnom spustení.

Prúd preťaženia je akýkoľvek prúd presahujúci menovitý prúd motora, ale nie je dôvod vyžadovať vypnutie motora pri každom preťažení.

Je známe, že určité preťaženie elektromotorov a ich napájacích sietí je prípustné a že čím je preťaženie kratšie, tým je jeho hodnota väčšia. Preto sú jasné výhody ochrany proti preťaženiu takých zariadení, ktoré majú "závislú charakteristiku", t. j. ktorých doba odozvy sa znižuje so zvyšujúcim sa násobkom preťaženia.

Pretože až na veľmi zriedkavé výnimky zostáva ochranné zariadenie v obvode motora aj počas štartovania, nemalo by sa spúšťať spúšťacím prúdom normálnej doby trvania.

Z vyššie uvedených úvah je zrejmé, že v zásade na ochranu pred skratovými prúdmi treba použiť neinerciálne zariadenie nastavené na prúd výrazne vyšší ako počiatočný a na ochranu proti preťaženiu naopak napr. inerciálne zariadenie so závislou charakteristikou zvolené tak, aby nefungovalo pri časovanom štarte. V najväčšej miere tieto podmienky spĺňa kombinovaná spúšť, ktorá kombinuje tepelnú ochranu proti preťaženiu a okamžité elektromagnetické vypnutie pri skratovom prúde.

Len okamžité zariadenie nakonfigurované na prúd väčší ako štartovací prúd neposkytuje ochranu proti preťaženiu. Naopak, iba inerciálne zariadenie so závislou charakteristikou, ktoré pri veľkom preťažení vypína takmer okamžite, môže realizovať oba typy ochrany len vtedy, ak je nastaviteľné nárazovými prúdmi, teda ak je jeho rozbehový čas - dlhšie ako trvanie posledného.

Z tohto pohľadu si teraz zhodnoťme rôzne používané ochranné zariadenia.

Poistky, ktoré boli predtým široko používané ako ochranné zariadenia, majú množstvo nevýhod, z ktorých hlavné sú:

a) obmedzené použitie na ochranu proti preťaženiu v dôsledku ťažkostí s nastavením nábehových prúdov,

b) nedostatočný, v niektorých prípadoch maximálny odpojený výkon,

c) pokračovanie chodu elektromotora v dvoch fázach, keď v tretej fáze vyhorí vložka, čo často vedie k poškodeniu vinutí motora,

d) nedostatočná možnosť rýchleho obnovenia potravín,

e) možnosť používania nekalibrovaných vložiek prevádzkovým personálom,

f) vznik nehody s niektorými typmi poistiek v dôsledku prenosu oblúka do susedných fáz,

g) pomerne veľký rozptyl aktuálnych časových charakteristík aj pre homogénne produkty.

V porovnaní s poistkami sú vzduchové stroje sofistikovanejšie ochranné zariadenia, ale majú nerozlišujúci účinok, najmä pre neregulované prerušovacie prúdy v automatických inštalačných strojoch, hoci univerzálne stroje majú schopnosť selektivity, to sa robí komplikovaným spôsobom.

Treba poznamenať, že ochrana proti preťaženiu pre inštalačné automatické zariadenia je zabezpečená tepelnými spúšťami. Tieto uvoľnenia sú menej citlivé ako tepelné relé magnetických štartérov, ale sú inštalované na troch fázach.

V univerzálnych strojoch je ochrana proti preťaženiu ešte hrubšia, pretože majú iba jedno elektromagnetické uvoľnenie. Zároveň je možné vykonávať podpäťovú ochranu v univerzálnych strojoch.

Magnetické štartéry pomocou zabudovaných tepelných relé poskytujú citlivú dvojfázovú ochranu proti preťaženiu, ale vzhľadom na veľkú tepelnú zotrvačnosť relé neposkytujú ochranu proti skratu. Prítomnosť prídržnej cievky v štartéroch umožňuje ochranu proti podpätiu.

Ochranu proti preťaženiu a skratu môžu zabezpečiť prúdové elektromagnetické a indukčné relé, ale môžu pôsobiť aj len cez vypínacie zariadenie a obvody, ktoré ich využívajú, sú zložitejšie.

Vzhľadom na vyššie uvedené a súbor požiadaviek na ovládacie a ochranné zariadenia možno urobiť nasledujúce odporúčania.

1. Pre ručné ovládanie elektrických prijímačov s nízkymi nábehovými prúdmi môže byť

použité kľúče od noža a poistky zabudované do rôznych elektrických konštrukcií alebo rozvodov a napájacie boxy… Krabice YARV bez poistiek sa používajú ako odpájacie zariadenia pre trolejové vedenia, diaľnice atď.

2. Na ručné ovládanie elektromotorov s výkonom do 3 — 4 kW, ktoré nevyžadujú ochranu proti preťaženiu prepínače paketov.

3. Pre elektromotory do 55 kW vyžadujúce ochranu proti preťaženiu sú najbežnejšími zariadeniami magnetické štartéry v kombinácii s poistkami alebo vzduchovými ističmi.

S výkonom elektromotora viac ako 55 kW, elektromagnetické stykače v kombinácii s ochrannými relé alebo vzduchovými ističmi. Je potrebné pamätať na to, že stýkače neumožňujú prerušenie obvodu v prípade skratu.

4. Pre diaľkové ovládanie spotrebičov elektrickej energie je potrebné použitie magnetických štartérov alebo stykačov.

5. Pre ručné ovládanie elektrických prijímačov s malým počtom štartov za hodinu je možné použiť automatické spínače.