přístroje 2007 doc.ing.václav Vrána,CSc.

Transkript

1 Elektrické přístroje určeno pro bakalářské strudijní programy na FBI Definice Rozdělení Kontakty, základní stavy, druhy, elektrický oblouk, provedení v bezpečnostních obvodech Jistící přístroje pojistky, jističe, proudové chrániče Spínací přístroje stykače, pomocná a časová relé Elektromagnety 2007 doc.ing.václav Vrána,CSc. Elektrické přístroje definice.: EPř je zařízení používané v elektrických obvodech: k jištění a obsluze elektrických rozvodů, spotřebičů (spínací a jistící přístroje) ; k měření elektrických veličin ; k využití silových účinků elektrického proudu. ( velmi obsáhlý sortiment elektrických zařízení (E) ). 1

2 1 ~ Obr.1 Schéma elektrického obvodu 1 - zdroj ( baterie, generátor, síť apod.) 2 - spojovací vedení (vodiče, kabely, troleje apod.) 3 - spotřebiče (žárovky, topidla, motory, počítače, t apod.) 4 - ovládací, spínací a jistícíčlen (vypínač, pojistka apod.) tzv. Elektrický spínací přístroj (ESPř) Rozdělení EPř podle funkce: - spínací, které dle působení dále dělíme na : - nesamočinné - (spínače, vypínače, odpínače, odpojovače - samočinné (stykače, relé, jističe, vypínače se spouští a pod.); -řídící, spouštěcí, regulační (zabezpečují další požadované funkce) - jistící, chránící - chrání EO a okolí před účinky poruchových stavů, kterými mohou být: - nadproudy (přetížení, zkraty) (pojistky; jističe, relé); - přepětí (bleskojistky) - ohrožení zdraví osob, zvířat a majetku (chrániče) - spojovací pro trvalé spojení (svorkovnice, zásuvky, apod.) - měřící (měřící přístroje a jejich příslušenství); - ostatní (odporníky, tlumivky, elektromagnety apod). 2

3 EPř slouží k : požadovanému připojení a zapojení spotřebiče, popř. rozvodu jištění spotřebiče popř. rozvodu (proti nadproudům) řízení funkcí a činností měření elektrických i neelektrických veličin (zvláštní skupina tzv. Měřící přístroje a systémy Kontakty ESPř: - základní stavy kontaktu u P 0 i = 0 VYPNUTO APÍNÁNÍ u P = 0 i 0 APNUTO VYPÍNÁNÍ 3

4 Elektrický oblouk průvodní jev při vypínání (přerušování) elektrického obvodu protékaného proudem, nebo i při jeho zapínání (vn a vvn) výboj v plynném prostředí čtvrté skupenství hmoty - PLAMA neutrální atomy a molekuly se změní na elektrony a ionty a plyn se stává elektricky vodivý ákladní vlastnosti elektrického oblouku: elektrická vodivost (10 8 A/m 2 ); vysoká teplota ( K); intenzivní záření; nelineární charakteristika. 4

5 hášení elektrického oblouku: Obvody stejnosměrného proudu: - intenzivním ochlazováním (změna odporu R OBL v důsledku zmenšování jeho průřezu) - prodloužením jeho délky, - rozdělením na úseky Obvody střídavého proudu: - samovolné zhášení - obnovení izolačního stavu při průchodu proudu nulou Kontakty - označování,opotřebení materiál Označování ve schématech (grafické značky) zapínací V vypínací P přepínací - opotřebení kontaktů - míra životnosti a funkčnosti ESPř, (úbytek materiálu na A - kráter, nános materiálu na K) materiály kontaktů (mechanicky a tepelně odolné) : - neušlechtěné - nejčastěji Cu a jeho slitiny (bronz, mosaz) - poloušlechtěné - spékané materiály (slinuté kovy, W, Ni, Cu, Ag, C), 5

6 Nucené vypínání kontaktu - pozitivní vypínací funkce kontaktů - v důsledku stanoveného pohybu mechanického ovládače (např. vačky), který je na kontakty přenášen pevnými součástmi a nesmí záviset na pružinách. -negativní vypínací funkce kontaktů -závislá na pružinách -možné svaření kontaktů viz obr. Nucené vedení kontaktů (jejich mechanické spojení) zaručuje, že po celou dobu životnosti přístroje a za žádných okolností (tedy ani při závadě přístroje např. svaření kontaktu) nedojde k současnému spojení pracovních i klidových kontaktů. 6

7 Kontakt s nuceným vedením při poruše Přístroje jistící - pojistky ČSN EN ,2,3,4 ( ) značka ve schématech definice: Přístroje, které přetavením určených částí (tavných vložek) přeruší obvod ve kterém jsou zapojeny, pokud proud pojistkou přesáhne po určitou dobu stanovené hodnoty. účel: K jištění (chránění) rozvodu nebo E před nadproudem, který by mohl způsobit jejich poškození popř. úraz. 7

8 ákladní funkce pojistky: Přerušení obvodu - přetavení drátku, v tavné vložce, teplo vznikající průchodem proudu Q = R. 2 p i. k d t t t 0 R p...odpor pojistkové vložky t t...doba tavení vložky Omezení zkratového proudu v obvodu za pojistkou ( v důsledku rychlého působení v 1. půlperiodě zkratového proudu) Přístroje jistící - pojistky Rozsahy vypínání a kategorie užití Označují se písmennými znaky na tavné vložce g tavné vložky mohou vypínat všechny nadproudy (v celém rozsahu vypínací schopnosti) a tavné vložky mohou vypínat pouze část nadproudů (zkratové proudy > 1,4 I N ) G určeno pro všeobecné užití M určeno pro jištění motorových obvodů Tr určeno pro jištění transformátorů R určeno pro jištění polovodičů F1 určeno pro jištění kabelových vedení 8

9 Přístroje jistící - pojistky Jmenovitá vypínací schopnost pojistky: Hodnota předpokládaného proudu, kterou je schopna tavná vložka přerušit. (Udává výrobce v TD) Rozdělení pojistek podle obsluhy: Pojistky určené pro kvalifikovanou obsluhu (dříve pro průmyslové použití) Pojistky určené pro nekvalifikovanou obsluhu (dříve pro domovní a podobné účely) zajištění ochrany před nebezpečím úrazu elektrickým proudem a nezaměnitelnost tavných vložek Vypínací charakteristika pojistek t v [s] 5 Vypínací charakteristiky výkonových pojistek: 1) - velmi rychlá ar střední 2) - pomalá gf hodnoty 3) - pomalorychlá gtf tolerančních 4) - pomalá gt pásem 5) - zkratová (přístrojová am) 1 0, I.. proud tekoucí pojistkou I NPOJ jmenovitý proud pojistky 9

10 Přístroje jistící - jističe značky ve schématech Označení F (FU) F definice: Nová značka Starší značky Mechanické spínací přístroje se schopností spínání, přenášení a vypínání proudu obvodu za normálních i abnormálních podmínek (např. při nadproudu). Přístroje jistící - jističe vypnutá poloha - stabilní klidová poloha zapnutá poloha působením mechanické síly od - ručního ovládacího elementu - ovládací cívky (mechanicky pomocí ovládacího elementu popř. zapínací cívkou) a jsou v ní drženy pomocí volnoběžky. Síla na vypnutí je vyvozena od pružiny. Popud k vypnutí (k vybavení volnoběžky) je opět mechanicky a to : buď ručně, nebo od spouští popř. cívky elektromagnetu. 10

11 Přístroje jistící - jističe Funkce jističe Jištění (rozpojením) výkonového obvodu a zařízení zapojených za jističem před poškozením při poruše nadproudu ákladní vybavení - nadproudová spoušť - zkratová spoušť - přídavná zařízení (ovládací cívky, pomocné kontakty) Přístroje jistící - jističe Vypínací charakteristiky Minuty B - rychlá, C - normální D - motorová Vypínací doba nadproudová spoušť (časově závislá) kratové pouště (časově nezávislé) Sekundy B C D Násobek jmenovitého proudu jističe Obr. Vypínací charakteristiky jističů 11

12 Přístroje jistící - proudové chrániče ČSN IEC755, ČSN EN def.: Je to elektrický ochranný prvek který detekuje a vyhodnocuje tzv. reziduální (rozdílový) proud I v pracovních vodičích vůči přednastavené hodnotě I a vypíná N obvod při překročení přednastavené hodnoty Reziduální proud : efektivní hodnota výsledného vektoru okamžitých hodnot proudů tekoucích hlavním obvodem proudového chrániče. Přístroje jistící - proudové chrániče ; pojistky L1 L2 L3 N Proudový chránič Bezporuchový stav I = 0 spínací mechanismus Součtový transformátor U i ~ I vybavovací relé Poruchový stav - průraz na kostru - dotyk osoby se živou části (fáze L3) I SPOTŘEBIČ Obr. 4 Sestava proudového chrániče (třífázového) I Dotyk osoby se živou částí - fází L3 vodivá podlaha vodivý kryt I 0 12

13 Přístroje jistící - proudové chrániče Provedení PCH z hlediska počtu pólů: 2 pólové - určení pro 1 fáz. spotřebiče připojené na L a N 4 pólové - určení pro 3 fáz. spotřebiče, připojené na L1, L2, L3, N Provedení PCH z hlediska zpoždění vypnutí - bez zpoždění ( určen pro všeobecné použití) G - s prodlouženým vypínacím časem (t vmin =10 ms) S - selektivní s prodl. vypínacím časem (t vmin =40 ms) Kombinované provedení PCH = PCH + JISTIČ Přístroje jistící - proudové chrániče PCH nejistí před nadproudy (přetíženími a zkraty) PCH není schopen vyhodnotit dvoupólové spojení (dotyk) mezi pracovními (fázovými) vodiči) 13

14 Elektrické přístroje spínací samočinné spínače - stykače, pomocná a časová relé nesamočinné spínače - ovládače (otočné, stiskací) - mezní spínače (mechanické, teplotní, tlakové, rychlostní apod.) Elektrické přístroje spínací - stykače ákladní výkonový spínací prvek Hlavní kontakty Pomocné kontakty Ovládací cívka apínací kontakt (pracovní) V vypínací kontakt (klidový) V Hlavní kontakty spínají přenášený elektrický výkon Pomocné kontakty - blokování, signalizace 14

15 Pomocná relé Pomocné kontakty P Elektrické přístroje spínací - relé V Ovládací cívka - konstrukčně obdobné stykačům, - obsahují pouze pomocné kontakty. - nejsou určeny ke spínání elektrického výkonu). -často i provedení přepínacího kontaktu (P) zapínací (pracovní) kontakt V vypínací (klidový) kontakt Časov asová relé -časové zpoždění mezi připojením (odpojením) ovládací cívky a přítahem (odpadem) kotvy elektromagnetu spojené s kontakty. - možnost nastavení zpoždění, - provedení bývá elektromechanické ( hodinový strojek) nebo elektronické. Spínací přístroje - časová relé Pomocné kontakty Ovládací cívka (OC) Pomocné kontakty Ovládací cívka (OC) P V P V V 1 0 V 1 0 OC zpoždění zpoždění a) es zpožděným přítahem b) se zpožděným odpadem Obr. Konfigurace a tabulka spínání časového relé OC 15

16 Elektromagnety (EM) Definice : Elektromagnety jsou přístroje využívající silové účinky el. proudu, které se projevují silovým působením magnetického pole na feromagnetické materiály. Elektromagnety (EM) Pro cívku s N závity protékanou proudem I lze uvedené zákony aplikovat do vztahu: F = U = Φ. R = N I m m m Magnetomotorická síla (mms) je rovna součtu magnetických napětí všech části MO na uzavřené indukční čáře. Cílem výpočtu MO je: určení Fm (popř. budícího proudu cívkou Ib ) pro danou velikost magnetického toku Φ (nebo indukce B) v pracovní oblasti elektromagnetu. 16

17 Elektromagnety (EM) Přitažlivá (tažná) síla elektromagnetu : F dwm = dx dr dl m δ W = F Φ = L I = Φ R = Λ F m m m m m Elektromagnety (EM) Rozdělení EM dle jejich použití : přídržné - slouží k upnutí ferromagnetických předmětů při jejich přemisťování nebo opracovávání (břemenové elektromagnety, elektromagn. upínací desky, elektromagn. spojky, třídiče apod.), charakteristický rys: celistvost MO, nejčastěji v provedení na ss proud pohybové - (zapínací - vypínací mechanismy jističů, spínačů, ventily, brzdy apod.). charakteristický rys: MO obsahuje pevnou část, pohyblivou část (kotvu) a vzduchovou mezeru 17

18 Elektromagnety (EM) Rozdělení EM podle druhu el. proudu: stejnosměrné, DC - ( konstantní proud a tím i buzení, - přechodný děj při zapnutí a vypnutí, vznik oblouku vyžaduje složité vypínání) střídavé, AC - (magn. tok i indukce jsou přibližně konstantní tzn., že je konstantní velikost střední hodnoty tažné síly - časová závislost veličin (sinusový průběh) 18