Projektování automatizovaných systémů

Transkript

1 Projektování automatizovaných systémů Osvald Modrlák, Petr Školník, Jaroslav Semerád, Albín Dobeš, Frank Worlitz TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 Jistící a ochranné přístroje nízkého napětí

3 Poruchové stavy Nebezpečí poškození elektrického zařízení * zkrat - dynamické činky - tepelné účinky - pokles napětí přetížení - tepelné účinky * přepětí a podpětí * zemní spojení * Nebezpečí úrazu elektrickým proudem * poškození izolace * průraz na kostru * uvolněný vodič

4 Přístroje, které mohou plnit jistící a ochrannou funkci zároveň Pojistky Jističe

5 Základní parametry jistících přístrojů soustava jmenovité napětí a frekvence jmenovitý proud vypínací charakteristika vypínací schopnost způsob připojení příslušenství

6 Princip: Pojistky nízkého napětí Pojistka pracuje na principu nejslabšího místa na vedení. Tavný vodič se při průtoku proudu působením Joulova tepla přeruší. W=R*I 2 *t

7 Působení pojistky

8 Působení pojistky citlivost běžné pojistky (1,3 1,6) In - pro polovodiče (1,1 1,25) In mají malou citlivost na nízké nadproudy dobře působí při velkých přetíženích a zkratových proudech některé pojistky mají ukazatel stavu některé pojistky mají vybavovací zařízení, po přerušení jedné fáze se odpojí ostatní fáze

9 Charakteristiky pojistek Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření příklad válcová pojistka PV22 40 A

10 gg - charakteristika pro normální použití am - charakteristika pro motory gr -charakteristika pro polovodiče (zkrat a přetížení); ar (pouze zkrat)

11 Tavná charakteristika PV22 gg 40A - t v =f(i p ) t v - doba tavení (s) I p poruchový (předvídaný) proud (A) t v =0,5 s I p = 200 A t v = 0,5 s I p =200 A

12 Omezující charakteristika PV22 gg 40A - I omax =f(i p ) Iomez mezní hodnota proudu- amplituda hraniční čára I omez =3200 A I p poruchový proud efektivní hodnota I p =6000A Im = 690 A I p = 6000 A I omez = 3200 A Im hodnota poruchového proudu, od které má daná pojistka omezující schopnost (z pohledu velikosti proudu)

13 Energetická charakteristika PV22 gg 40A I 2 *t = f(i p ) hraniční čára I 2 *t=10000 A 2 s I 2 *t celková energie, která projde po zkratu I p poruchový proud efektivní hodnota I p =6000A Im I p I 2* t = 500 A = 6000 A = A 2 s Im hodnota poruchového proudu, od které má daná pojistka omezující schopnost (z pohledu energie)

14 Rozdělení pojistek Trubičkové pojistky I vyp. malý jištění koncových zařízení Závitové pojistky - I vyp. 8 ka starší rozvody, přípojkové skříně Válcové pojistky - I vyp. 120 ka moderní rozvody, možnost umístění na DIN lištu Nožové pojistky - I vyp. 120 ka přípojkové skříně, průmyslové rozvody Pojistky pro polovodiče - I vyp. 120 ka

15 Pojistky - závěr 1. Pojistky mají velmi dobré vlastnosti při zkratu rychlost omezující schopnost spolehlivost 2. Špatně chrání proti přetížení (malá citlivost) 3. Omezené využití v automatizovaných provozech 4. Tavná vložka se nesmí opravovat 5. Jsou levné a spolehlivé

16 Instalační jističe; Jistič je přístroj, který je schopen zapnout a vypnout obvod bez ohledu na velikost proudu až do své mezní vypínací schopnosti I cu. Funkce jističe: * ochrana obvodů proti zkratu a přetížení * ovládání při normálních stavech * ochrana osob před nebezpečných dotykem

17 Popis a konstrukce 1. připojovací svorky 2. zkratová spoušť 3. tepelná spoušť 4. pevný kontakt 5. pohyblivý kontakt 7. zhášecí komora 9. ovládací páčka 10. spínací mechanismus 11. hlavní pružina 13. indikace stavu 14. seřizovací systém

18 Působení jističe Tepelná spoušť - bimetal Je časově závislá a chrání proti přetížení Zkratová spoušť - elektromagnet Je časově nezávislá a chrání proti zkratu t (s) t (s ) I (A) I (A)

19 Ideální charakteristika jističe Výsledná charakteristika je dána složením obou charakteristik oblast působení tepelné spouště In -jmenovitý proud jističe x-nastavení zkratové spouště t (s) oblast působení zkratové spouště 1 x I/In (-)

20 Charakteristiky jističe charakteristika B - jištění obvodů, které nezpůsobují proudové rázy, domovní rozvody charakteristika C - jištění obvodů, které způsobují běžné proudové rázy, všeobecné použití charakteristika D - jištění obvodů s velkými proudovými rázy, motory, transformátory charakteristika Z - elektronické obvody charakteristika MA - nemá ochranu proti přetížení, motory, transformátory

21 Podmínky pro působení jističe Tepelná spoušť B, C, D pro I < 1,13I n - jistič nesmí vypnout (t>1 hod.) pro I > 1,45I n - jistič musí vypnout (t<1 hod.) Tepelná spoušť Z pro I < 1,05I n - jistič nesmí vypnout (t>2 hod.) pro I > 1,2I n - jistič musí vypnout (t<1 hod.) Zkratová spoušť (může se lišit podle výrobce) charakteristika B - ( 3 5) In charakteristika C - ( 5 10) In charakteristika D - (10 20) In charakteristika Z - ( 2 3) In

22 tolerance v působení jističe při přetížení. Je-li I=2*(I/In) doba vypnutí musí ležet v rozsahu sekund t=(12-40) s ochrana vedení, bytové rozvody (zásuvky), dlouhá vedení, ochrana před nebezpečným dotykem univerzální jistič, běžné obvody, obvody s malými proudovými rázy obvody s velkými proudovými rázy - motory a transformátory I=2*(I/In)

23 Ukázky jističů OEZ Letohrad LSN I cu =10 ka Merlin Gerin C120H I cu =15 ka ABB S200 I cu =6 ka

24 Příslušenství C120H (podle výrobce) OF signalizace stavu jističe SD signalizace zapůsobení spouště MNs zpoždění 0,2 s; MNx nevybaví při výpadku U MX + OF napěťová spoušť pro dálkové vybavení jističe + signalizační kontakt MN podpěťová spoušť vybaví při poklesu pod 70% U n, použití pro TOTAL STOP