Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava

Transkript

1 Kaedra obecné elekroechniky Fakula elekroechniky a informaiky, VŠB - TU Osrava 6. ELEKTRICKÉ PŘÍSTROJE (EPř) Určeno pro posluchače bakalářských sudijních programů FS Obsah 6.1 Úvod ( definice, fce, rozdělení) 6. Elekrický oblouk a konaky EPř 6.3 Přísroje jisící (pojisky, jisiče, proud. chrániče, relé a spoušě) 6.4 Přísroje spínací a spojovací (rozdělení, sykače, relé, nesamočinné přísroje, svorky, svorkovnice, zásuvky, armaury) ) Doc. Ing. Václav Vrána, CSc. říjen 1998

2 6.1 Úvod def.:epř je zařízení používané v elekrických obvodech k obsluze a jišění elekrických rozvodů, pohonů, spořebičů, k měření a k využií silových účinků elekrického proudu. Jedná se o velmi obsáhlý sorimen elekrických zařízení (E). Rozdělení EPř podle funkce: - spínací: - nesamočinné - obyčejné (spínače, vypínače, odpínače, odpojovače,- k sepnuí dochází jen vnějším mechanickým zásahem, např. rukou, čásí sroje apod.); - samočinné (sykače, relé, jisiče, vypínače); - řídící, spoušěcí, regulační (zabezpečují další funkce kromě spojení EO); - jisící - pojisky; jisiče, chrániče; bleskojisky; relé; - spojovací pro rvalé spojení (svorkovnice, zásuvky, armaury) - měřící - měřící přísroje el. i neel. veličin - osaní (odporníky, lumivky, elekromagney apod). EPř slouží k: - požadovanému zapojení spořebiče, popř. rozvodu (připojení) - jišění spořebiče popř. rozvodu - řízení funkcí a činnosí - měření elekických i neelekrických veličin (zvlášní skupina zv. Měřící přísroje a sysémy - zabezpečení pomocných mechanických úkonů. 6.. Elekrický oblouk a konaky u EPř Elekrický oblouk - následná fáze elekrické jiskry popř. dounavého výboje - průvodní jev při při vypínání (přerušování) elekrického obvodu proékaného proudem nebo při jeho zapínání (zejména u vypínačů na vn a vvn) - následek věšiny průrazů a přeskoků izolačních čásí (poruchový sav) Hlavní čási oblouku: - kaodový prosor - ozn. K, anodový prosor - ozn. A, - rup - ozn.t - plazma = charaker. sav ioniz. plynu (ionizace aomů) - 4. skupensví hmoy (6000 K), - chování jako vodič (neplaí zde ale Ohmův zákon) - napěí na oblouku je součem napěí na jeho jednolivých čásech - vlasnosi jsou silně závislé na maeriálu konaků hášení oblouku: V důsledku ochlazení dojde ke zmenšení jeho vodivosi (supeň ionizace závislý na eploě). hášení u sejnosměrného oblouku: - prodloužením jeho délky (zmenšením jeho průřezu) - ochlazováním

3 - K Trup + A Průřez EO U U 0 U U dyn U k~10 5 V/mm U A U a ~ 30 V Rozložení napěí na oblouku Saická charakerisika oblouku I Prakická realizace: vhánění (vyfoukávání) el. oblouku prosřednicvím magn. pole do zhášecí komory opařené úzkými šěrbinami. hášení u sřídavého oblouku: - chlazení a pořeba rychlé deionizace prosředí mezi konaky (nejrychlejší je o ve vakuu) - lepší podmínky než u ss oblouku (samovolné zhášení při průchodu proudu nulou) Konaky u EPř: zapínací V vypínací P přepínací - provedení dle různých kriérií dle mísa syku - bodové, přímkové, plošné dle konsrukce - nožové, palcové, karáčové, lamelové a pod. dle celk. uspořádání mechanismu - pákové, můskové, suvné dle funkce- spojovací (pracovní), rozpojovací (klidové), hlavní, opalovací, pomocné - opořebení konaků - míra živonosi a funkčnosi EPř, (úbyek maeriálu na A - kráer, nános maeriálu na K - výčnělek) - maeriál konaků : - nejčasěji Cu a jeho sliiny (bronz, mosaz) - Ag (odolné proi amosférické korozi) - spékané maeriály (slinué kovy, W, Ni, Cu, Ag, C), mech. a epelně odolné 6.3 Přísroje jisící Pojisky schémaická značka def.: přísroje, keré přeavením určených součásí (avných vložek) přeruší obvod ve kerém jsou zapojeny, pokud proud pojiskou přesáhne po určiou dobu sanovené hodnoy. 3

4 účel: k jišění rozvodu nebo E před nadproudem, kerý by mohl způsobi jejich poškození popř. úraz, funkce: - přerušení obvodu v důsledku přeavení dráku popř. pásku umísěného v avné vložce obsahující zhášedlo- křemičiý písek). K přeavení dochází eplem vznikajícím při průchodu proudu. - omezení zkra. proudu v obvodu za pojiskou ( v důsledku rychlého působení v 1. periodě zkra. proudu) Konsrukční čási pojisek: - pojisková vložka (parona), - pojiskový spodek (držák). Mechanické provedení pojisek: - rubičkové (skleněné, požívané u domácích spořebičů a elekronických. obvodů) - záviové (E13, 7, 33) - nožové (zásuvné) - válcové - speciální (např. v auoinsalaci apod.). Při průchodu zkraového proudu i k je eplo vznikající v avné vložce pojisky: Q = R. i d kde R p...odpor pojiskové vložky,...doba avení vložky p k. 0 Pojiska propusí do EO energii úměrnou propusnému inegrálu (zv. Joulovu inegrálu). V V [ I ] prop i. d = i. d + i. d = [ I ] + [ I ] obl V [ I ] [ I ] obl = k k vypínací doba pojisky - avný inegrál - závislý na vlasnosech pojisky k - zhášecí inegrál - závislý na paramerech a vlasnosech jišěného obvodu I omez i V 0 zkraový proud Pojiska edy vypíná zkraový proud během jeho nárůsu ( viz. obr.) a ím vlasně dochází k omezení zkraového proudu obvodem na hodnou avného proudu pojisky. hlediska omezení je nejnepříznivější zkra s velkou počáeční srmosí proudu. Schopnos pojisky omezení zkraového proudu se vyjadřuje pomocí zv. omezovacích charakerisik pojisky. Vlasnosi pojisek jsou udávány avnými charakerisikami, keré je možné v rozsahu 1,3 8(0) - i násobku I N zoožni s 4

5 vypínacími charakerisikami, proože obl <<, v =. Charakerisiky vlasně vyjadřují sřed olerančního pásma (rozpylového) v [s] 5 Vypínací charakerisiky výk. pojisek: 1) - velmi rychlá ) - pomalá gf 3) - pomalorychlá gtf 4) - pomalá gt 5) - zkraová (přísrojová AM) sřední hodnoy olerančních pásem 1 1 0, obr. Vypínací charakerisiky výkonových pojisek. I I NPOJ Použií avných vložek pojisek dle jejich vypínacích charakerisik: - normální ( použií k jišění vedení) - pomalé (označené znakem - šnekem - použií k jišění moorů)) - rychlé a velmi rychlé ( k jišění obvodů s polovodičovými součáskami) 5

6 Jisiče schemaické značky: Nová značka Sarší značky def.:- mechanické spínací přísroje se schopnosí spínání, přenášení a vypínání proudu obvodu za normálních i abnormálních podmínek (např. při zkrau). Sabilní poloha jisiče je ve vypnué poloze. Do zapnué polohy jsou jisiče uváděny vnější silou (mechanicky pomocí ovládacího elemenu popř. zapínací cívkou) a jsou v ní drženy pomocí volnoběžky. Síla na vypnuí je vyvozena od pružiny. Popud k vypnuí (k vybavení volnoběžky) je mechanicky a o buď ručně nebo od spouší popř. cívky elekromagneu. Funkce jisiče spočívá v jišění výkonového obvodu a zařízení zapojených za jisičem před poškozením při poruše. Věšina jisičů je vybavena sandardní nadproudovou a zkraovou spouší s možnosí přídavného doplnění (např.spouší podpěťovou, cívkami, pomocnými konaky a pod.). K jišění a k ručnímu spínání sřídavých moorů se používají rojpólové jisiče označované jako moorové spoušěče (spoušěče moorů). Vypínací schopnos jisičů je rozdílná podle výrobce, ypové velikosi a pracovního napěí. Na obr. jsou znázorněny příklady vypínacích charakerisik jisičů Minuy Charakerisiky podle nové normy EN vedení B - rychlá, C - normální D - moorová Vypínací doba Sekundy A B C D Násobek jmenoviého proudu 6

7 Proudové chrániče def.: Je o elekrický ochranný prvek kerý deekuje a vyhodnocuje zv. reziduální (rozdílový) proud vůči přednasavené hodnoě. Reziduální proud : efekivní hodnoa výsledného vekoru okamžiých hodno proudů ekoucích hlavním obvodem. Označení ve schémaech: FI,4 PCH nejisí připojený obvod před nadproudy. Jeho prakické použií je spojeno s ochranou před nebezpečím úrazu el. proudem. Upozornění: PCH nechrání před účinky při dvoupólovém doyku. Provedení PCH z hlediska poču pólů: pólové - určení pro 1 fáz. spořebiče připojené na L a N 4 pólové - určení pro 3 fáz. spořebiče, připojené na L1, L, L3, N Provedení s ohledem na rychlos vypnuí bez zpoždění s prodlouženým vypínacím časem (např. vmin =0 ms, vmin = 40% ms) pojiska L1 L L3 N proudový chránič spínací mechanismus Součový ransformáor vybavovací relé SPOTŘEBIČ Sesava proudového chrániče obsahuje: proudový součový ransformáor (pro všechny pracovní vodiče) cilivé- vybavovací relé spínací mechanismus (pro všechny pracovní vodiče) Normální pracovní podmínky (sav): i = 0 U i = 0 Poruchový sav (průraz izolace, doyk apod.): i 0 U i 0 7

8 Možná mechanická provedení : vesavná (do rozváděče) přenosná pro pohyblivé přívody (zásuvkový adapér) Použií: ochranný prvek při ochraně před nebezpečím úrazu el. proudem Jisící relé a spoušě Spoušť - čás jisiče nebo výkonového. vypínače působící mechanicky na jeho vybavovací úsrojí Jisící relé (nebo soupravy) - jsou samosané přísroje s konakními výsupy, keré elekricky ovládají vybavovací úsrojí výkonových spínačů (jisičů, sykačů a pod.). Někerá provedení mohou bý doplňkovým modulovým prvkem spínačů. Tepelná nadproudová relé a spoušě Nejčasěji v provedení s bimeálovým článkem, kerý je napájen buď přímo proudem jišěného obvodu, nebo přes ransformáor proudu. Vzniklé zráy P v = R*I oeplují článek a při dosažení vybavovací eploy odpovídající 1,05 1, násobku I N dochází k akivaci vybavovacího úsrojí. Vypínací charakerisiky = f (I/I nas ) se udávají pro eplou okolí 0 ± 5 o C, mají značný rozpyl vůči výchozímu sudenému) savu a dají se v omezeném rozsahu měni (např. vypínací dráhou, připojením paralelních odporů apod.)). Do jednofázových popř. do sejnosměrných obvodů je nuno vždy zapojova všechny články rojpólových provedení přísroje. 6.4 Spínací a spojovací přísroje Spínací přísroje Konsrukčně nejjednodušší, nikoliv svým významem. Dělení je možno provés dle množsví kriérií (konsrukce, provedení, kryí, funkce, způsob vypnuí apod.) např: samočinné spínače - sykače - pomocná a časová relé nesamočinné spínače - oočné ovládače - siskací ovládače (lačíka) - mezní spínače (mechanické, eploní, lakové, rychlosní apod.) - zvlášní Sykače - nejpoužívanější samočinné spínače, keré mají areovanou pouze jednu polohu (nejčasěji klidovou. j. ve vypnuém savu). Umožňují poměrně vysokou husou spínání s možnosí dálkového ovládání. Jsou základním výkonovým spínacím prvkem pro konakní logické řízení. Provedení sykačů: Nejčasěji vzduchové s ovládáním pomocí elekromagneu. ákladní vybavení: Ovládací cívka a konaky, Druhy konaků:. - hlavní (silové) - přenášející výkon připojeného spořebiče (obvodu) - pomocné (ovládací). Provedení konaků zapínací - pracovní (), vypínací - klidový (V). Popis funkce: 8

9 Přivedením napěí na cívku elekromagneu (ovládací cívku) dojde k příahu kovy, kerá je spojena s pohyblivými konaky (nejčasěji v můskovém provedení). AC-11 Hlavní konaky Pomocné konaky V Ovládací cívka Elekromagney (sykače, břemenové) Kaegorie použií sykačů s ohledem na jejich živonos : AC-1 Neindukivní nebo slabě indukivní záěž, (např. odporové pece) AC- Moory s kovou kroužkovou, spoušění a reverzace AC-3 Moory s kovou nakráko AC-4 Moory s klecovým roorem, spoušění, reverzace Modulární (sesavné) provedení sykačů umožňuje sesavení požadované variany (např. hlavní a pomocné konaky, zpožděný konak apod. Proudová zaížielnos sykačů se pohybuje v rozmezí A. Ovládání sykačů impulzním sepnuím. rvalým sepnuím (rozpojením) konaku ovládacího spínače Pomocné sykače jsou svým provedením obdobné sykačům, učeny ke spínání malých výkonů (proudů) Pomocná relé jsou svým konsrukčním provedením obdobná sykačům s ím, že osahují pouze pomocné konaky. (Nejsou edy určeny ke spínání přenášeného elekrického výkonu).provedení konaků je rovněž obdobné a časo se zde navíc vyskyuje provedení přepínacího konaku (P) Časová relé umožňují dosáhnou časového zpoždění mezi připojením (odpojením) ovládací cívky a příahem (odpadem) kovy elekromagneu spojené s konaky.u věšiny ěcho relé lze časové zpoždění nasavi. Provedení ěcho relé bývají elekromechanické (např. s hodinovým srojkem) nebo elekronické. Nesamočinné spínací přísroje Jedná se opě o obsáhlou skupinu přísrojů, keré lze rozděli podle řady kriérií: dle provedení konaků a způsobů ovládání (nožové, pákové, oočné, siskací, kolébkové apod.) dle druhu ovládacího mechanismu:(ručně ovládané, koncové, mezní, programové ad.) Přísroje spojovací Svorky, svorkovnice (pevný spoj) ásuvky, vidlice (snadno rozpojielný spoj určený např. pro připojení pohyblivých (mobilních) spořebičů, rozebíraelné prodloužení přívodu apod.). Napěí ze zdroje je zde vždy nuno přivés na izolačně chráněné čásí zv. duinky) Spojovací armaury (ke spojení holých vodičů (roleje, zemnící vedení, bleskosvody apod.) 9