Koruma cihazları: amaç, türler, sınıflandırma, özellikler, kurulum, çalıştırma özellikleri, ayarlar ve onarım

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Koruma cihazları, elektrik devrelerini, elektrikli ekipmanları, makineleri ve diğer birimleri, bu cihazların normal çalışmasına müdahale eden herhangi bir tehditten ve ayrıca aşırı yüklenmelerden korumak için tasarlanmış cihazlardır. Burada dikkat edilmesi gereken husus, bunların doğru bir şekilde monte edilmesi ve işlemin tam olarak talimatlara uygun olarak gerçekleştirilmesidir, aksi takdirde koruma cihazlarının kendileri ekipman arızasına, patlamaya, yangına ve diğer şeylere neden olabilir.

Temel donanım gereksinimleri

Cihazın başarılı bir şekilde çalışması için aşağıdaki gereksinimleri karşılaması gerekir:

• Koruma cihazlarının hiçbir koşulda elektrik şebekesinin veya elektrikli ekipmanın normal yükü altında izin verilen sıcaklığı aşmasına izin verilmemelidir.
• Cihaz, genellikle ani akım, kendi kendine başlayan akım vb. içeren kısa süreli aşırı yüklenmeler sırasında ekipmanın güç bağlantısını kesmemelidir.

Sigorta bağlantılarını seçerken devrenin bu cihazı koruyacak bölümündeki anma akımını esas almalısınız. Koruma cihazlarını seçmek için bu kural, koruma için herhangi bir cihazı seçerken her durumda geçerlidir. Uzun süreli aşırı ısınma ile koruyucu niteliklerin önemli ölçüde azaldığını anlamak da önemlidir. Bu, cihazları olumsuz etkiler, çünkü kritik yük anında örneğin kapanmayabilirler ve bu da bir kazaya yol açar.

Koruma cihazları, bu devrede uzun süreli aşırı yüklenmeler meydana geldiğinde mutlaka ağı kapatmalıdır. Bu durumda, maruz kalma süresine göre akıma ters bağımlılık gözlemlenmelidir.

Her durumda, bir kısa devre (kısa devre) oluştuğunda koruma cihazı devreyi sonunda kesmelidir. Tek fazlı bir devrede kısa devre meydana gelirse, kapatma, sağlam bir şekilde topraklanmış nötr olan bir ağda gerçekleşmelidir. İki fazlı bir devrede kısa devre meydana gelirse, o zaman izole nötrlü bir ağda.

Elektrik devresi koruma cihazlarının kesme kapasitesi I _{pr. Bu parametrenin değeri, korunan bölümün başında oluşabilecek kısa devre akımına karşılık gelmelidir. Bu değer, olası maksimum kısa devre akımından düşükse, devrenin bir bölümünü ayırma işlemi hiç gerçekleşmeyebilir veya gerçekleşebilir, ancak gecikmeli olabilir. Bu nedenle sadece bu ağa bağlı cihazlar değil, elektrik devresi koruma cihazının kendisi de zarar görebilir. Bu nedenle, kesme kapasitesi faktörümaksimum kısa devre akımından büyük veya ona eşit.}

Erişilebilir Tip Sigortalar

Bugün, en yaygın olan elektrik şebekelerini korumak için birkaç cihaz var. Bu cihazlardan biri sigortadır. Bu tip koruma cihazının amacı, ağı akım tipi aşırı yüklenmelerden ve kısa devrelerden korumaktır.

Bugün, tek kullanımlık cihazların yanı sıra değiştirilebilir ekler var. Bu tür cihazlar hem endüstriyel ihtiyaçlarda hem de günlük hayatta kullanılabilir. Bunun için 1 kV'a kadar olan hatlarda kullanılan cihazlar bulunmaktadır.

Bunların yanında gerilimi 1000 V'un üzerinde olan trafo merkezlerinde kullanılan yüksek gerilim cihazları vardır. 6/0, 4 kV ile trafo merkezlerinin yardımcı trafolarındaki sigorta böyle bir cihaza örnek olabilir.

Bu koruma cihazlarının amacı kısa devrelere ve aşırı akım yüklenmelerine karşı koruma sağlamak olduğundan yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, çok basit ve kullanımı kolaydır, değiştirilmeleri de hızlı ve kolaydır ve kendi içlerinde çok güvenilirdirler. Bütün bunlar, bu tür sigortaların çok sık kullanılmasına neden oldu.

Teknik özellikleri dikkate almak için PR-2 cihazını alabilirsiniz. Nominal akıma bağlı olarak, bu cihaz, çapları farklı olan altı tip kartuşla mevcuttur. Her birinin kartuşuna, farklı bir anma akımı beklentisiyle bir uç takılabilir. İleörneğin, 15 A kartuş hem 6 A hem de 10 A uç ile donatılabilir.

Bu özelliğe ek olarak alt ve üst test akımı kavramı da vardır. Test akımının daha düşük değerine gelince, bu, akımın devrede 1 saat boyunca devre bölümünün bağlantısının kesilmeyeceği akımın maksimum değeridir. Üst değer ise devrede 1 saat boyunca akarken koruma ve kontrol aparatındaki inserti eritecek minimum akım katsayısıdır.

Devre kesiciler

Devre kesiciler, sigortalarla aynı rolü oynar, ancak tasarımları daha karmaşıktır. Bununla birlikte, bu, anahtarların kullanımının sigortalardan çok daha uygun olması gerçeğiyle dengelenir. Örneğin, yalıtımın yaşlanması nedeniyle ağda bir kısa devre meydana gelirse, anahtar elektrik devresinin hasarlı bölümünü güçten ayırabilir. Aynı zamanda, kontrol ve koruma aparatının kendisi oldukça kolay bir şekilde geri yüklenir, operasyondan sonra yenisiyle değiştirilmesi gerekmez ve onarım çalışmasından sonra devrenin kontrolü altındaki bölümünü tekrar güvenilir bir şekilde koruyabilir. Herhangi bir rutin onarım yapılması gerekiyorsa bu tür anahtarların kullanılması çok uygundur.

Bu cihazların üretimine gelince, ana gösterge cihazın tasarlandığı anma akımıdır. Bu bağlamda, her zincir için en uygun olanı seçmenize izin veren büyük bir seçim var.cihaz. Çalışma voltajı hakkında konuşursak, sigortalar gibi iki türe ayrılırlar: 1 kV'a kadar voltaj ve 1 kV'un üzerinde çalışma voltajı ile yüksek voltaj. Elektrikli ekipman ve elektrik devreleri için yüksek voltaj koruma cihazlarının vakumda, inert gaz veya yağ dolu olarak üretildiğini buraya eklemek önemlidir. Bu tasarım, böyle bir ihtiyaç ortaya çıktığında devrenin daha yüksek bir seviyede devre dışı bırakılmasına izin verir. Devre kesiciler ve sigortalar arasındaki bir diğer önemli fark, sadece tek fazlı değil, üç fazlı devrelerde de çalışacak şekilde yapılmış olmalarıdır.

Örneğin, bir elektrik motorunun iletkenlerinden birinin şasisinde kısa devre olması durumunda, devre kesici üç fazı da kapatır ve bir faz hasar görmez. Bu önemli ve temel bir farktır, çünkü yalnızca bir faz kapatılırsa motor iki fazda çalışmaya devam eder. Bu çalışma modu bir acil durumdur ve cihazın ömrünü büyük ölçüde az altır ve hatta ekipmanın acil durumda arızalanmasına neden olabilir. Ayrıca otomatik tip devre kesiciler hem AC hem de DC gerilim ile çalışacak şekilde imal edilmektedir.

Termal ve akım rölesi

Günümüzde elektrik şebekesi koruma cihazları arasında birçok farklı röle türü bulunmaktadır.

Termal röle, elektrik motorlarını, ısıtıcıları ve herhangi bir güç cihazını dış etkenlerden koruyabilen en yaygın cihazlardan biridir.aşırı akım gibi sorun. Bu cihazın çalışma prensibi çok basittir ve elektrik akımının içinden geçtiği iletkeni ısıtabilmesi gerçeğine dayanmaktadır. Herhangi bir termal rölenin ana çalışma kısmı bimetalik bir plakadır. Belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında, bu plaka bükülür ve devredeki elektrik kontağını koparır. Doğal olarak plakanın ısıtılması kritik noktaya ulaşana kadar devam edecektir.

Termik olana ek olarak, örneğin ağdaki akım miktarını kontrol eden bir akım rölesi gibi başka koruma cihazları türleri de vardır. Ayrıca şebekedeki voltaj değişikliğine tepki verecek bir voltaj rölesi ve bir diferansiyel akım rölesi bulunmaktadır. Son cihaz bir kaçak akım koruma cihazıdır. Burada, sigortalar gibi devre kesicilerin, bu değer oldukça küçük olduğu için akım kaçağı oluşumuna tepki veremeyeceğini belirtmek önemlidir. Ama aynı zamanda bu değer, böyle bir arızaya maruz kalan bir cihazın kasası ile temas halinde olan bir kişiyi öldürmeye oldukça yetiyor.

Bir diferansiyel akım rölesi bağlaması gereken çok sayıda elektrikli cihaz varsa, güç kalkanının boyutunu az altmak için genellikle kombine makineler kullanılır. Bir devre kesiciyi ve bir diferansiyel akım rölesini birleştiren cihazlar - diferansiyel koruma devre kesicileri veya difautomatlar bu tür cihazlar haline geldi. Bu tür cihazları kullanırken, yalnızca güç kalkanının boyutu küçültülmez, aynı zamanda kurulum süreci de büyük ölçüde kolaylaştırılır.koruma aparatı, bu da onları daha ekonomik hale getiriyor.

Termal Röle Özellikleri

Termal rölelerin ana özelliği, yük akımına bağlı olan tepki süresidir. Başka bir deyişle, bu özelliğe zaman-akımı denir. Genel durumu düşünürsek, yük uygulanmadan önce I₀ akımı röle üzerinden akacaktır. Bu durumda bimetalik plakanın ısınması q_{0 olacaktır. Bu özelliği kontrol ederken, cihazın hangi durumdan (aşırı ısınmış veya soğuk) tetiklendiğini dikkate almak çok önemlidir. Ayrıca bu cihazları kontrol ederken, kısa devre akımı oluştuğunda plakanın termal olarak kararlı olmadığını unutmamak çok önemlidir.}

Termal röle seçimi aşağıdaki gibidir. Böyle bir koruyucu cihazın anma akımı, elektrik motorunun anma yüküne göre seçilir. Seçilen röle akımı, motor anma akımının (yük akımı) 1, 2-1, 3'ü kadar olmalıdır. Başka bir deyişle, 20 dakika içinde yük %20 ila %30 arasındaysa böyle bir cihaz çalışacaktır.

Termal rölenin çalışmasının ortam hava sıcaklığından önemli ölçüde etkilendiğini anlamak çok önemlidir. Ortam sıcaklığındaki artıştan dolayı bu cihazın çalışma akımı azalacaktır. Bu gösterge nominal değerden çok farklıysa, o zaman rölenin ek düzgün ayarını yapmak gerekli olacaktır,veya yeni bir cihaz satın alın, ancak bu ünitenin çalışma alanındaki gerçek ortam sıcaklığını dikkate alın.

Ortam sıcaklığının başlatma akımı değeri üzerindeki etkisini az altmak için daha yüksek yük derecesine sahip bir röle satın almak gerekir. Sıcak bir cihazın doğru çalışmasını sağlamak için, kontrol edilen nesne ile aynı odaya kurulmalıdır. Bununla birlikte, rölenin sıcaklığa tepki verdiği ve bu nedenle konsantre ısı kaynaklarının yakınına yerleştirilmesinin yasak olduğu unutulmamalıdır. Kazanlar, ısıtma kaynakları ve benzeri diğer sistem ve cihazlar bu tür kaynaklar olarak kabul edilir.

Cihazları seçin

Elektrik alıcılarını ve elektrik ağlarını korumak için ekipman seçerken, bu cihazların tasarlandığı anma akımlarının yanı sıra bu birimlerin kurulacağı ağı besleyen akımın da temel alınması gerekir.

Bir koruma cihazı seçerken, aşağıdaki gibi anormal çalışma modlarının meydana geldiğini akılda tutmak çok önemlidir:

• faz-faz kısa devreler;
• faz büyük/küçük harfe kısa;
• eksik bir kısa devre veya proses ekipmanının aşırı yüklenmesinden kaynaklanabilecek güçlü bir akım artışı;
• gerilimde tamamen kaybolma veya çok fazla azalma.

Kısa devre korumasına gelince, tüm elektrik alıcıları için gerçekleştirilmelidir. Ana gereksinim, aşağıdaki durumlarda cihazın ağ bağlantısının kesilmesidir.kısa devre oluşumu mümkün olan en az düzeyde olmalıdır. Koruyucu cihazları seçerken, aşağıdaki durumlardan birkaçı dışında tam aşırı akım korumasının sağlanması gerektiğini bilmek de önemlidir:

• Teknolojik nedenlerden dolayı elektrik alıcılarını aşırı yüklediğinizde;
• elektrik motorunun gücü 1 kW'dan az ise.

Ayrıca, bir elektrik koruma cihazı, kesintili veya kesintili işletimde çalışan bir elektrik motorunu izlemek için kurulmuşsa, aşırı yük koruma işlevine sahip olmayabilir. Bir istisna, yüksek yangın tehlikesi olan odalara herhangi bir elektrikli cihazın montajıdır. Bu tür odalarda istisnasız tüm cihazlara aşırı yük koruması kurulmalıdır.

Düşük voltaj koruması aşağıdaki durumlardan bazılarında ayarlanmalıdır:

• tam voltajda çalıştırılamayan elektrik motorları için;
• bir dizi teknolojik nedenden dolayı kendi kendine çalışmaya izin verilmeyen veya çalışanlar için tehlikeli olan elektrik motorları için;
• Bu ağdaki tüm bağlı elektrik alıcılarının toplam gücünü kabul edilebilir bir değere düşürmek için kapatılması gereken diğer elektrik motorları için.

Akım çeşitleri ve koruyucu cihaz seçimi

En tehlikelisi kısa devre akımıdır. Ana tehlike, normal başlangıç akımından çok daha büyük olması ve ayrıca değerinin, meydana geldiği devrenin bölümüne bağlı olarak büyük ölçüde değişebilmesidir. Bu nedenle, bir devreyi kısa devreden koruyan bir koruma cihazını kontrol ederken, böyle bir sorun oluştuğunda mümkün olan en kısa sürede devreyi kesmelidir. Aynı zamanda, devrede herhangi bir elektrikli cihazın başlangıç akımının normal bir değeri oluştuğunda hiçbir durumda çalışmamalıdır.

Aşırı akıma gelince, burada her şey oldukça açık. Böyle bir akım, elektrik motorunun anma akımını aşan herhangi bir özellik değeri olarak kabul edilir. Ancak burada, her aşırı yük akımı meydana geldiğinde, koruyucu cihazın devrenin kontaklarını kesmesi gerektiğini anlamak çok önemlidir. Bu ayrıca önemlidir, çünkü bazı durumlarda hem elektrik motorunun hem de elektrik şebekesinin kısa süreli aşırı yüklenmesine izin verilebilir. Burada eklemekte fayda var ki yük ne kadar kısaysa ulaşabileceği değerler de o kadar büyük olur. Buna dayanarak, bazı cihazların ana avantajının ne olduğu ortaya çıkıyor. Bu durumda "bağımlı özelliğe" sahip cihazların koruma derecesi maksimumdur, çünkü şu anda yük faktöründeki bir artışla tepki süreleri azalacaktır. Bu nedenle, bu tür cihazlar aşırı akım koruması için idealdir.

Özetlemek gerekirse şunları söyleyebiliriz. karşı korunmak içinkısa devre için, başlangıç değerinden önemli ölçüde daha yüksek bir akımı çalıştırmak üzere yapılandırılacak bir serbest dönüş cihazı seçilmelidir. Aşırı yük koruması için, aksine, koruma anahtarlama cihazının bağımlı bir özelliğin yanı sıra atalete sahip olması gerekir. Elektrikli cihazın normal devreye alınması sırasında çalışmayacak şekilde seçilmelidir.

Farklı koruyucu cihaz türlerinin dezavantajları

Daha önce ş alt koruma cihazları olarak yaygın olarak kullanılan sigortalar aşağıdaki dezavantajlara sahiptir:

• Ani akım ayarlaması oldukça zor olduğundan aşırı akım koruması olarak kullanım olasılığı oldukça sınırlıdır;
• Motor, üçüncüsü bir sigorta tarafından kesilse bile iki fazda çalışmaya devam edecek ve motorun sık sık arıza yapmasına neden olacaktır;
• bazı durumlarda, kesme gücü sınırı yetersizdir;
• elektrik kesintisinden sonra gücü hızlı bir şekilde geri yükleme yeteneği yok.

Makinelerin hava tipine gelince, sigortalardan daha mükemmeldirler, ancak dezavantajları da yoktur. Elektriksel koruma cihazlarının kullanımındaki temel sorun, eylem açısından seçici olmamalarıdır. Bu, özellikle ayar makinesinde düzensiz bir kesme akımı oluşursa fark edilir.

Termal serbest bırakmalar kullanılarak aşırı yük korumasının gerçekleştirildiği kurulum makineleri vardır. Duyarlılık vegecikmeleri, termik rölelerinkinden daha kötüdür, ancak aynı anda üç fazın tümüne de aynı anda etki ederler. Koruma için evrensel otomatik makinelere gelince, burada daha da kötü. Bu, yalnızca elektromanyetik yayınların mevcut olması gerçeğiyle doğrulanır.

Termal tip rölelerin yapıldığı manyetik yolvericiler sıklıkla kullanılır. Bu tür koruyucu ekipman, elektrik devresini iki fazda aşırı yük akımından koruyabilir. Ancak termik röleler büyük bir atalete sahip oldukları için kısa devrelere karşı koruma sağlayamazlar. Marş motoruna bir tutma bobini takmak düşük voltaj koruması sağlayabilir.

Hem aşırı akıma hem de kısa devreye karşı yüksek kaliteli koruma ancak endüksiyon röleleri veya elektromanyetik röleler ile sağlanabilir. Ancak, yalnızca bağlantıyı kesen bir cihaz üzerinden çalışabilirler, bu da bağlantılarıyla devreyi daha karmaşık hale getirir.

Yukarıdakileri özetleyerek, şu iki sonucu çıkarabiliriz:

1. Gücü 55 kW'ı geçmeyen elektrik motorlarını aşırı yük akımından korumak için en sık sigortalı veya havalı cihazlı manyetik yolvericiler kullanılır.
2. Elektrik motorunun gücü 55 kw'dan fazla ise, bunları korumak için hava araçları veya koruyucu röleler ile elektromanyetik kontaktörler kullanılır. Burada kısa devre oluşması durumunda kontaktörün devrenin kopmasına izin vermeyeceğini unutmamak çok önemlidir.

Doğru cihazı seçerken koruma cihazlarını hesaplamak çok önemlidir. En önemli formül, uygun göstergelere sahip bir koruma cihazı seçmenize izin verecek olan motorun anma akımının hesaplanmasıdır. Formül şöyle görünür:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), nerede:}

I_{n, motorun A'da olacak anma akımıdır;}

R_{motor motorun gücüdür, kW olarak gösterilir;}

U_{n V cinsinden nominal voltajdır;}

cos q aktif güç faktörüdür;

n verimlilik faktörüdür.

Bu verileri bilerek, motorun nominal akımını kolayca hesaplayabilir ve ardından uygun koruma cihazını kolayca seçebilirsiniz.

Koruyucu ekipmana verilen hasar çeşitleri

Elektrik devresi koruma cihazları ile diğer cihazlar arasındaki temel fark, sadece arızayı gidermekle kalmayıp, karakteristik değerlerin belirli sınırların dışına çıkması durumunda devreyi de kesmeleridir. Koruyucu ekipmanı genellikle devre dışı bırakan en tehlikeli sorun, sağır bir kısa devre haline geldi. Böyle bir kısa devrenin oluşması sırasında akım göstergeleri en yüksek değerlere ulaşır.

Böyle bir sorun oluştuğunda bir açık devre meydana geldiğinde, genellikle kısa bir süre içinde yalıtımı bozabilecek ve cihazın metal parçalarını eritebilecek bir elektrik arkı meydana gelir.

Çok fazla aşırı yük akımı oluşursa, iletken parçaların aşırı ısınmasına neden olabilir. Ayrıca mekanik kuvvetler de vardır.ekipmanın ayrı ayrı parçalarının aşınmasını önemli ölçüde artırır, bu da bazen cihazın kırılmasına neden olabilir.

Hareketli kolun ve hareketli temasın ark oluğunun duvarlarına sürtünmesinin yanı sıra manyetik giderme bobin çubuğunun kasaya kısa devre yapması gibi sorunlara eğilimli yüksek hızlı devre kesiciler vardır. Sıklıkla temas yüzeylerinde, pistonlarda ve tahrik silindirlerinde çok fazla aşınma olur.

Yüksek hızlı makinelerin onarımı

Her türlü yüksek hızlı koruma cihazının onarımı aynı sırayla gerçekleştirilmelidir. Yüksek hızlı anahtar veya BV, 300 kPa'dan (3kgf/cm2) fazla olmayan bir basınçta temiz basınçlı hava ile üflenir. Bundan sonra cihaz peçete ile silinir. Ardından, ark oluğu, engelleme cihazı, pnömatik aktüatör, hareketli kontak armatürü, endüktif şönt ve diğerleri gibi öğeleri kaldırmanız gerekir.

Cihazın doğrudan onarımı özel bir onarım standında gerçekleştirilir. Ark oluğu demonte edilir, duvarları özel bir kumlama makinesinde temizlenir, ardından silinir ve incelenir. Bu odanın üst kısmında, boyutları 50x50 mm'yi geçmediği takdirde talaşlara izin verilebilir. Yırtılma noktalarındaki duvar kalınlığı 4 ila 8 mm arasında olmalıdır. Ark oluğunun boynuzları arasındaki direnci ölçmek gerekir. Bazı örnekler için gösterge en az 5 MΩ ve bazıları için en az 10 MΩ olmalıdır.

Hasarlı bölüm kesilmelidirtüm uzunluğu. Tüm benzer kesim yerleri dikkatlice temizlenmelidir. Daha sonra yapıştırılacak yüzeyler epoksi reçine esaslı yapıştırıcı solüsyon ile yağlanır. Kırık fan sayfaları bulunursa değiştirilir. Eğilmiş olanlar varsa, düzleştirilmeleri ve hizmete geri döndürülmeleri gerekir. Ayrıca birikintilerden ve varsa erimeden temizlenmesi gereken bir ark oluğu da vardır.