Schutzgeräte: Zweck, Typen, Klassifizierung, Spezifikationen, Installation, Betriebsmerkmale, Einstellungen und Reparatur

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 13:52

Schutzgeräte sind Geräte, die dazu bestimmt sind, elektrische Sch altkreise, elektrische Geräte, Maschinen und andere Einheiten vor Gefahren zu schützen, die den normalen Betrieb dieser Geräte beeinträchtigen, sowie sie vor Überlastung zu schützen. Hierbei ist es wichtig zu beachten, dass sie korrekt installiert werden müssen und der Betrieb genau gemäß den Anweisungen durchgeführt werden muss, da sonst die Schutzvorrichtungen selbst Geräteausfälle, Explosionen, Feuer und andere Dinge verursachen können.

Grundlegende Vorrichtungsanforderungen

Damit das Gerät erfolgreich funktioniert, muss es die folgenden Anforderungen erfüllen:

• Schutzeinrichtungen dürfen auf keinen Fall die für sie zulässige Temperatur bei normaler Belastung des Stromnetzes oder der elektrischen Betriebsmittel überschreiten.
• Das Gerät sollte das Gerät bei kurzzeitiger Überlastung, die häufig Einsch altstrom, Selbstanlaufstrom usw. beinh altet, nicht vom Stromnetz trennen.

Bei der Auswahl von Sicherungseinsätzen müssen Sie sich auf den Nennstrom in dem Abschnitt des Stromkreises stützen, der dieses Gerät schützt. Diese Regel zur Auswahl von Schutzgeräten ist in jedem Fall bei der Auswahl eines Schutzgeräts relevant. Es ist auch wichtig zu verstehen, dass bei längerer Überhitzung die Schutzeigenschaften erheblich reduziert werden. Dies wirkt sich negativ auf die Geräte aus, da sie beispielsweise im Moment kritischer Belastung einfach nicht absch alten können, was zu einem Unfall führen kann.

Schutzgeräte müssen unbedingt das Netz absch alten, wenn innerhalb dieses Stromkreises längere Überlastungen auftreten. Dabei ist die umgekehrte Abhängigkeit des Stroms von der Einwirkzeit zu beachten.

In jedem Fall muss das Schutzgerät den Stromkreis am Ende trennen, wenn ein Kurzschluss (Kurzschluss) auftritt. Tritt ein Kurzschluss in einem einphasigen Stromkreis auf, muss die Absch altung in einem Netz mit fest geerdetem Sternpunkt erfolgen. Tritt ein Kurzschluss in einem zweiphasigen Stromkreis auf, dann in einem Netz mit isoliertem Neutralleiter.

Stromkreisschutzgeräte haben ein Aussch altvermögen I _{pr. Der Wert dieses Parameters muss dem Kurzschlussstrom entsprechen, der am Anfang des geschützten Abschnitts auftreten kann. Ist dieser Wert kleiner als der maximal mögliche Kurzschlussstrom, kann es vorkommen, dass der Vorgang des Abtrennens eines Stromkreisabschnitts gar nicht oder nur verzögert erfolgt. Dadurch können nicht nur die an dieses Netz angeschlossenen Geräte beschädigt werden, sondern auch der Stromkreisschutz selbst. Aus diesem Grund muss der Sch altleistungsfaktor seingrößer oder gleich dem maximalen Kurzschlussstrom.}

Schmelzsicherungen

Heute gibt es mehrere Geräte zum Schutz elektrischer Netze, die am häufigsten vorkommen. Eines dieser Geräte ist eine Sicherung. Der Zweck dieser Art von Schutzgerät besteht darin, das Netz vor stromartigen Überlastungen und Kurzschlüssen zu schützen.

Heute gibt es Einweggeräte sowie mit Wechseleinsätzen. Solche Geräte können sowohl im industriellen Bedarf als auch im Alltag eingesetzt werden. Dazu gibt es Geräte, die in Leitungen bis 1 kV eingesetzt werden.

Außerdem gibt es Hochspannungsgeräte, die in Umspannwerken verwendet werden, deren Spannung mehr als 1000 V beträgt. Ein Beispiel für ein solches Gerät kann eine Sicherung an Hilfstransformatoren von Umspannwerken mit 6/0, 4 kV sein.

Da der Zweck dieser Schutzvorrichtungen darin besteht, vor Kurzschlüssen und Stromüberlastungen zu schützen, sind sie weit verbreitet. Darüber hinaus sind sie sehr einfach und leicht zu bedienen, ihr Austausch ist ebenfalls schnell und einfach und sie sind an sich sehr zuverlässig. All dies hat dazu geführt, dass solche Sicherungen sehr häufig verwendet werden.

Um die technischen Eigenschaften zu berücksichtigen, können Sie das Gerät PR-2 nehmen. Je nach Nennstrom ist dieses Gerät mit sechs Patronentypen erhältlich, die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden. In der Patrone von jedem von ihnen kann ein Einsatz mit der Erwartung eines anderen Nennstroms installiert werden. ZuBeispielsweise kann eine 15-A-Kartusche sowohl mit einem 6-A- als auch mit einem 10-A-Einsatz bestückt werden.

Zusätzlich zu dieser Eigenschaft gibt es auch das Konzept des unteren und oberen Prüfstroms. Der untere Wert des Prüfstroms ist der Höchstwert des Stroms, bei dessen Ablauf im Stromkreis für 1 Stunde der Stromkreisabschnitt nicht getrennt wird. Was den oberen Wert betrifft, so ist dies der minimale Stromkoeffizient, der, wenn er 1 Stunde lang im Stromkreis fließt, den Einsatz im Schutz- und Steuergerät zum Schmelzen bringt.

Leistungssch alter

Leistungssch alter spielen die gleiche Rolle wie Sicherungen, aber ihr Design ist komplexer. Dem steht jedoch gegenüber, dass Sch alter wesentlich komfortabler zu handhaben sind als Sicherungen. Kommt es beispielsweise durch Alterung der Isolierung zu einem Kurzschluss im Netz, kann der Sch alter den beschädigten Teil des Stromkreises spannungsfrei sch alten. Gleichzeitig lässt sich das Steuer- und Schutzgerät selbst recht einfach wiederherstellen, muss nach dem Betrieb nicht durch ein neues ersetzt werden und kann nach Reparaturarbeiten den von ihm kontrollierten Abschnitt des Stromkreises wieder zuverlässig schützen. Es ist sehr praktisch, diese Art von Sch altern zu verwenden, wenn es notwendig ist, routinemäßige Reparaturen durchzuführen.

Bei der Herstellung dieser Geräte ist der Hauptindikator der Nennstrom, für den das Gerät ausgelegt ist. In dieser Hinsicht gibt es eine riesige Auswahl, die es Ihnen ermöglicht, für jede Kette die am besten geeignete auszuwählen. Gerät. Wenn wir über die Betriebsspannung sprechen, werden sie wie Sicherungen in zwei Typen unterteilt: mit Spannung bis 1 kV und Hochspannung mit einer Betriebsspannung über 1 kV. Wichtig ist hier noch hinzuzufügen, dass Hochspannungsschutzgeräte für elektrische Betriebsmittel und elektrische Sch altungen im Vakuum, mit Schutzgas oder mit Öl gefüllt hergestellt werden. Dieses Design ermöglicht es auf einer höheren Ebene, den Stromkreis zu trennen, wenn ein solcher Bedarf entsteht. Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen Sicherungsautomaten und Sicherungen besteht darin, dass sie nicht nur für den Betrieb in einphasigen, sondern auch in dreiphasigen Stromkreisen ausgelegt sind.

Zum Beispiel, im Falle eines Masseschlusses eines der Leiter eines Elektromotors sch altet der Leistungssch alter alle drei Phasen ab und nicht eine beschädigte. Dies ist ein signifikanter und entscheidender Unterschied, denn wenn nur eine Phase abgesch altet wird, läuft der Motor auf zwei Phasen weiter. Dieser Betriebsmodus ist ein Notfall und reduziert die Lebensdauer des Geräts erheblich und kann sogar zu einem Notfallausfall des Geräts führen. Darüber hinaus werden automatische Leistungssch alter hergestellt, um sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichspannung zu arbeiten.

Thermo- und Stromrelais

Heute gibt es unter den elektrischen Netzschutzgeräten viele verschiedene Arten von Relais.

Das Thermorelais ist eines der gebräuchlichsten Geräte, das Elektromotoren, Heizungen und andere Leistungsgeräte schützen kannProblem wie Überlaststrom. Das Funktionsprinzip dieses Geräts ist sehr einfach und basiert auf der Tatsache, dass elektrischer Strom den Leiter, durch den er fließt, erwärmen kann. Der Hauptarbeitsteil eines Thermorelais ist eine Bimetallplatte. Bei Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur verbiegt sich diese Platte, wodurch der elektrische Kontakt im Stromkreis unterbrochen wird. Natürlich wird die Erwärmung der Platte fortgesetzt, bis sie den kritischen Punkt erreicht.

Neben thermischen gibt es noch andere Arten von Schutzvorrichtungen, zum Beispiel ein Stromrelais, das die Strommenge im Netzwerk steuert. Es gibt auch ein Spannungsrelais, das auf eine Spannungsänderung im Netzwerk reagiert, und ein Differenzstromrelais. Das letzte Gerät ist ein Fehlerstromschutzgerät. Hierbei ist zu beachten, dass Leistungssch alter wie Sicherungen nicht auf das Auftreten von Kriechströmen reagieren können, da dieser Wert recht klein ist. Gleichzeitig reicht dieser Wert jedoch völlig aus, um eine Person zu töten, die mit einem Gerät in Kontakt kommt, das einer solchen Fehlfunktion unterliegt.

Wenn es eine große Anzahl von Elektrogeräten gibt, die ein Differenzstromrelais anschließen müssen, werden häufig kombinierte Maschinen verwendet, um die Größe des Stromschilds zu reduzieren. Geräte, die einen Leistungssch alter und ein Differentialstromrelais kombinieren - Differentialschutzsch alter oder Difautomaten - sind zu solchen Geräten geworden. Bei der Verwendung solcher Geräte wird nicht nur die Größe des Leistungsschilds reduziert, sondern auch der Installationsprozess wird erheblich erleichtert. Schutzgeräte, was sie wiederum wirtschaftlicher macht.

Thermorelais-Spezifikationen

Das Hauptmerkmal von Thermorelais ist die Ansprechzeit, die vom Laststrom abhängt. Mit anderen Worten, diese Eigenschaft wird als Zeitstrom bezeichnet. Betrachtet man den allgemeinen Fall, dann fließt vor dem Anlegen der Last der Strom I₀ durch das Relais. In diesem Fall beträgt die Erwärmung der Bimetallplatte q_{0. Bei der Überprüfung dieser Eigenschaft ist es sehr wichtig zu berücksichtigen, aus welchem Zustand (überhitzt oder k alt) das Gerät auslöst. Außerdem ist bei der Überprüfung dieser Geräte unbedingt zu beachten, dass die Platte bei einem Kurzschlussstrom thermisch nicht stabil ist.}

Die Auswahl an Thermorelais ist wie folgt. Der Nennstrom einer solchen Schutzeinrichtung wird anhand der Nennlast des Elektromotors gewählt. Der ausgewählte Relaisstrom sollte 1, 2-1, 3 des Motornennstroms (Laststrom) betragen. Mit anderen Worten, ein solches Gerät funktioniert, wenn die Auslastung innerhalb von 20 Minuten zwischen 20 und 30 % liegt.

Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass der Betrieb des Thermorelais erheblich von der Umgebungslufttemperatur beeinflusst wird. Aufgrund des Anstiegs der Umgebungstemperatur nimmt der Betriebsstrom dieses Geräts ab. Wenn diese Anzeige zu stark vom Nennwert abweicht, muss entweder eine zusätzliche sanfte Einstellung des Relais durchgeführt werden.oder ein neues Gerät kaufen, jedoch unter Berücksichtigung der tatsächlichen Umgebungstemperatur im Arbeitsbereich dieses Geräts.

Um den Einfluss der Umgebungstemperatur auf den Anzugsstromwert zu reduzieren, muss ein Relais mit einer höheren Nennlast gekauft werden. Um die korrekte Funktion eines warmen Geräts zu erreichen, sollte es im selben Raum wie das gesteuerte Objekt installiert werden. Es muss jedoch beachtet werden, dass das Relais auf Temperatur reagiert und es daher verboten ist, es in der Nähe von konzentrierten Wärmequellen zu platzieren. Als solche Quellen gelten Heizkessel, Heizquellen und ähnliche Anlagen und Geräte.

Geräte auswählen

Bei der Auswahl von Geräten zum Schutz von elektrischen Empfängern und elektrischen Netzen ist es notwendig, sich auf die Nennströme zu stützen, für die diese Geräte ausgelegt sind, sowie auf den Strom, der das Netz versorgt, in dem solche Einheiten installiert werden.

Bei der Auswahl eines Schutzgeräts ist es sehr wichtig, das Auftreten solcher anormaler Betriebszustände zu berücksichtigen wie:

• Kurzschlüsse zwischen den Phasen;
• Phasenschluss zum Fall;
• ein starker Stromanstieg, der durch einen unvollständigen Kurzschluss oder eine Überlastung der Prozessausrüstung verursacht werden kann;
• vollständiges Verschwinden oder zu starker Spannungsabfall.

Der Kurzschlussschutz muss für alle elektrischen Empfänger durchgeführt werden. Die Hauptanforderung besteht darin, das Gerät beim Trennen vom Netzwerk zu trennendas Auftreten eines Kurzschlusses sollte so gering wie möglich sein. Bei der Auswahl der Schutzgeräte ist außerdem zu beachten, dass ein vollständiger Überstromschutz vorgesehen werden muss, mit Ausnahme einiger weniger der folgenden Fälle:

• wenn eine Überlastung elektrischer Empfänger aus technologischen Gründen einfach unmöglich oder unwahrscheinlich ist;
• wenn die Leistung des Elektromotors weniger als 1 kW beträgt.

Darüber hinaus darf eine elektrische Schutzeinrichtung keine Überlastschutzfunktion haben, wenn sie zur Überwachung eines Elektromotors installiert ist, der im Aussetz- oder Aussetzbetrieb betrieben wird. Eine Ausnahme bildet die Installation von Elektrogeräten in Räumen mit hoher Brandgefahr. In solchen Räumen muss ausnahmslos an allen Geräten ein Überlastschutz installiert werden.

Unterspannungsschutz muss in einigen der folgenden Fälle gesetzt werden:

• für Elektromotoren, die nicht mit voller Spannung eingesch altet werden können;
• für Elektromotoren, bei denen der Selbststart aus technischen Gründen nicht erlaubt oder für Mitarbeiter gefährlich ist;
• für alle anderen Elektromotoren, die abgesch altet werden müssen, um die Gesamtleistung aller angeschlossenen elektrischen Empfänger in diesem Netzwerk auf einen akzeptablen Wert zu reduzieren.

Stromarten und Auswahl der Schutzeinrichtung

Am gefährlichsten ist der Kurzschlussstrom. Die Hauptgefahr besteht darin, dass er viel größer ist als der normale Anlaufstrom, und auch sein Wert kann je nach Abschnitt des Stromkreises, in dem er auftritt, stark variieren. Wenn also eine Schutzvorrichtung überprüft wird, die einen Stromkreis vor einem Kurzschluss schützt, muss sie den Stromkreis so schnell wie möglich trennen, wenn ein solches Problem auftritt. Gleichzeitig sollte es auf keinen Fall funktionieren, wenn ein normaler Wert des Anlaufstroms eines elektrischen Geräts im Stromkreis auftritt.

Was den Überlaststrom betrifft, ist hier alles ziemlich klar. Als solcher Strom gilt jeder Wert der Kennlinie, der den Nennstrom des Elektromotors übersteigt. Hier ist es jedoch sehr wichtig zu verstehen, dass die Schutzvorrichtung nicht jedes Mal, wenn ein Überlaststrom auftritt, die Kontakte des Stromkreises trennen muss. Dies ist auch deshalb wichtig, weil in manchen Fällen eine kurzzeitige Überlastung sowohl des Elektromotors als auch des elektrischen Netzes zulässig ist. Hier gilt es hinzuzufügen, dass je kürzer die Last, desto größere Werte kann sie erreichen. Auf dieser Grundlage wird deutlich, was der Hauptvorteil einiger Geräte ist. Der Schutzgrad von Geräten mit "abhängiger Charakteristik" ist in diesem Fall maximal, da ihre Reaktionszeit mit zunehmendem Lastfaktor in diesem Moment abnimmt. Daher sind solche Geräte ideal für den Überstromschutz.

Zusammenfassend können wir folgendes sagen. Zum Schutz vorKurzschluss, muss ein Freilauf ausgewählt werden, der so konfiguriert ist, dass er mit einem Strom betrieben wird, der deutlich über dem Startwert liegt. Für den Überlastschutz hingegen muss das Schutzsch altgerät eine Trägheit sowie eine abhängige Kennlinie aufweisen. Sie muss so gewählt werden, dass sie während der normalen Inbetriebnahme des elektrischen Geräts nicht arbeitet.

Nachteile verschiedener Arten von Schutzeinrichtungen

Sicherungen, die früher als Sch altgeräteschutz weit verbreitet waren, haben folgende Nachteile:

• eher eingeschränkte Einsatzmöglichkeit als Überstromschutz, da Einsch altstromverstimmung recht schwierig ist;
• Motor läuft auf zwei Phasen weiter, auch wenn die dritte durch eine Sicherung unterbrochen wird, wodurch der Motor häufig ausfällt;
• in bestimmten Fällen reicht die Absch altleistungsbegrenzung nicht aus;
• keine Möglichkeit, die Stromversorgung nach einem Stromausfall schnell wiederherzustellen.

Luftmaschinen sind perfekter als Zünder, aber sie sind nicht ohne Nachteile. Das Hauptproblem beim Einsatz von elektrischen Schutzgeräten besteht darin, dass sie nicht selektiv wirken. Dies macht sich besonders bemerkbar, wenn am Setzgerät ein ungeregelter Absch altstrom auftritt.

Es gibt Installationsmaschinen, bei denen die Überlastsicherung durch thermische Auslöser erfolgt. Sensibilität uihre Verzögerung ist schlimmer als die von Thermorelais, aber gleichzeitig wirken sie auf alle drei Phasen gleichzeitig. Bei universellen Schutzautomaten ist es hier noch schlimmer. Begründet wird dies damit, dass nur elektromagnetische Auslöser zur Verfügung stehen.

Oft werden Magnetstarter verwendet, in denen Thermorelais eingebaut sind. Eine solche Schutzeinrichtung ist in der Lage, den Stromkreis zweiphasig vor Überlaststrom zu schützen. Da thermische Relais jedoch eine große Trägheit haben, können sie keinen Schutz vor Kurzschlüssen bieten. Der Einbau einer H altespule in den Starter kann einen Unterspannungsschutz bieten.

Einen hochwertigen Schutz sowohl gegen Überstrom als auch gegen Kurzschluss können nur Induktionsrelais oder elektromagnetische Relais bieten. Sie können jedoch nur über eine Trennvorrichtung funktionieren, was die Sch altung mit ihrer Verbindung komplizierter macht.

Zusammenfassend können wir die folgenden zwei Schlussfolgerungen ziehen:

1. Um Elektromotoren, deren Leistung 55 kW nicht überschreitet, vor Überlaststrom zu schützen, werden am häufigsten Magnetstarter mit Sicherungen oder mit Luftvorrichtungen verwendet.
2. Wenn die Leistung des Elektromotors mehr als 55 kW beträgt, werden elektromagnetische Schütze mit Luftfahrzeugen oder Schutzrelais verwendet, um sie zu schützen. Es ist sehr wichtig, hier daran zu denken, dass das Schütz nicht zulässt, dass der Stromkreis unterbrochen wird, wenn ein Kurzschluss auftritt.

Bei der Auswahl des richtigen Gerätes ist es sehr wichtig, die Schutzgeräte zu berechnen. Die wichtigste Formel ist die Berechnung des Nennstroms des Motors, anhand derer Sie ein Schutzgerät mit geeigneten Anzeigen auswählen können. Die Formel sieht so aus:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), wobei:}

I_{n ist der Nennstrom des Motors, der in A angegeben wird;}

R_{Motor ist die Leistung des Motors, die in kW dargestellt wird;}

U_{n ist die Nennspannung in V;}

cos q ist der Wirkleistungsfaktor;

n ist der Wirkungsgrad.

Wenn Sie diese Daten kennen, können Sie den Nennstrom des Motors einfach berechnen und dann einfach das geeignete Schutzgerät auswählen.

Schadensarten an Schutzausrüstung

Stromkreisschutzgeräte unterscheiden sich im Wesentlichen von anderen Geräten darin, dass sie nicht nur den Defekt beheben, sondern auch den Stromkreis trennen, wenn die Kennwerte gewisse Grenzen überschreiten. Das gefährlichste Problem, das häufig Schutzausrüstung außer Kraft setzt, ist zu einem tauben Kurzschluss geworden. Beim Auftreten eines solchen Kurzschlusses erreichen die Stromanzeigen die höchsten Werte.

Wenn bei einem solchen Problem ein offener Stromkreis auftritt, tritt häufig ein Lichtbogen auf, der in kurzer Zeit die Isolierung zerstören und die Metallteile des Geräts schmelzen kann.

Wenn zu viel Überlaststrom auftritt, kann dies zu einer Überhitzung der leitenden Teile führen. Hinzu kommen mechanische Kräfte, dieden Verschleiß einzelner Geräteelemente erheblich erhöhen, was unter Umständen sogar zum Bruch des Gerätes führen kann.

Es gibt Hochgeschwindigkeits-Leistungssch alter, die anfällig für Probleme sind, wie das Reiben des beweglichen Arms und des beweglichen Kontakts an den Wänden des Lichtbogenschachts sowie das Kurzschließen des Entmagnetisierungsspulenstabs mit dem Gehäuse. Nicht selten ist der Verschleiß an Laufflächen, Kolben und Antriebszylindern zu groß.

Reparatur von Hochgeschwindigkeitsmaschinen

Reparaturen jeglicher Art von Hochgeschwindigkeitsschutzgeräten müssen in der gleichen Reihenfolge durchgeführt werden. Der Hochgeschwindigkeitssch alter oder BV wird mit sauberer Druckluft bei einem Druck von nicht mehr als 300 kPa (3kgf/cm2) geblasen. Danach wird das Gerät mit Servietten abgewischt. Als nächstes müssen Sie Elemente wie den Lichtbogenschacht, die Blockiervorrichtung, den pneumatischen Aktuator, den beweglichen Kontaktanker, den induktiven Shunt und andere entfernen.

Die direkte Reparatur des Gerätes erfolgt an einem speziellen Reparaturstand. Der Lichtbogenschacht wird demontiert, seine Wände werden in einer speziellen Strahlanlage gereinigt, danach gewischt und inspiziert. Im oberen Teil dieser Kammer können Späne zugelassen werden, deren Abmessungen 50 x 50 mm nicht überschreiten. Die Wandstärke an den Bruchstellen sollte 4 bis 8 mm betragen. Es ist notwendig, den Widerstand zwischen den Hörnern des Lichtbogenschachts zu messen. Bei manchen Proben muss der Indikator mindestens 5 MΩ betragen, bei manchen mindestens 10 MΩ.

Die beschädigte Partition muss entfernt werdenseine ganze Länge. Alle ähnlichen Fällstellen sollten sorgfältig gereinigt werden. Danach werden die zu verklebenden Flächen mit einer Klebelösung auf Epoxidharzbasis geschmiert. Wenn gebrochene Fächerblätter gefunden wurden, werden sie ersetzt. Wenn es verbogene gibt, müssen sie nivelliert und wieder in Betrieb genommen werden. Es gibt auch einen Lichtbogenschacht, der von Ablagerungen und Schmelzen gereinigt werden sollte, falls vorhanden.