Επιλογή συσκευών ελέγχου και προστασίας

Η επιλογή των συσκευών μεταγωγής και των προστατευτικών διατάξεων για ηλεκτρικούς δέκτες γίνεται με βάση τα ονομαστικά δεδομένα των τελευταίων και τις παραμέτρους του δικτύου ισχύος τους, τις απαιτήσεις για προστασία των δεκτών και του δικτύου από μη κανονικές λειτουργίες, τις λειτουργικές απαιτήσεις, ιδίως τις συχνότητα μεταγωγής και περιβαλλοντικές συνθήκες περιβάλλον όπου είναι εγκατεστημένες οι συσκευές.

Επιλογή συσκευών ανά τύπο ρεύματος, αριθμό πόλων, τάση και ισχύ

Ο σχεδιασμός όλων των ηλεκτρικών συσκευών υπολογίζεται και επισημαίνεται από τους κατασκευαστές για τις τιμές τάσης, ρεύματος και ισχύος που καθορίζονται για κάθε συσκευή, καθώς και για έναν συγκεκριμένο τρόπο λειτουργίας. Έτσι, η επιλογή του εξοπλισμού για όλα αυτά τα χαρακτηριστικά ουσιαστικά καταλήγει στην εύρεση, με βάση τα δεδομένα καταλόγου, των κατάλληλων τύπων και μεγεθών συσκευών.

Επιλογή συσκευών σύμφωνα με τις συνθήκες ηλεκτρικής προστασίας

Όταν επιλέγετε προστατευτικές συσκευές, θα πρέπει να λάβετε υπόψη την πιθανότητα των ακόλουθων μη φυσιολογικών λειτουργιών:

α) βραχυκυκλώματα φάσης φάσης,

β) κλείσιμο της φάσης στέγασης,

γ) αύξηση του ρεύματος που προκαλείται από υπερφόρτωση τεχνολογικού εξοπλισμού και μερικές φορές ατελές βραχυκύκλωμα,

δ) η εξαφάνιση ή η υπερβολική μείωση της τάσης.

Πρέπει να παρέχεται προστασία από το ρεύμα βραχυκυκλώματος για όλους τους ηλεκτρικούς καταναλωτές. Θα πρέπει να λειτουργεί με ελάχιστο χρόνο ταξιδιού και θα πρέπει να απενεργοποιείται από ρεύματα εισροής.

Απαιτείται προστασία υπερφόρτωσης για όλους τους καταναλωτές ρεύματος συνεχούς λειτουργίας, εκτός από τις ακόλουθες περιπτώσεις:

α) όταν η υπερφόρτωση ηλεκτρικών δεκτών για τεχνολογικούς λόγους δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί ή είναι απίθανη (φυγοκεντρικές αντλίες, ανεμιστήρες κ.λπ.),

β) για ηλεκτροκινητήρες με ισχύ μικρότερη από 1 kW.

Η προστασία υπερφόρτωσης είναι προαιρετική για ηλεκτρικούς κινητήρες που λειτουργούν σε βραχυπρόθεσμες ή διακοπτόμενες λειτουργίες. Σε επικίνδυνες περιοχές, η προστασία υπερφόρτωσης των ηλεκτρικών δεκτών είναι υποχρεωτική σε όλες τις περιπτώσεις. Η προστασία χαμηλής τάσης πρέπει να εγκατασταθεί στις ακόλουθες περιπτώσεις:

α) για ηλεκτρικούς κινητήρες που δεν μπορούν να συνδεθούν στο δίκτυο με πλήρη τάση,

β) για ηλεκτρικούς κινητήρες των οποίων η αυτόματη εκκίνηση είναι απαράδεκτη για τεχνολογικούς λόγους ή αποτελεί κίνδυνο για το προσωπικό σέρβις,

γ) για άλλους ηλεκτρικούς κινητήρες, η απενεργοποίηση των οποίων σε περίπτωση διακοπής ρεύματος είναι απαραίτητη για να μειωθεί στην επιτρεπόμενη τιμή η συνολική ισχύς εκκίνησης των ηλεκτρικών καταναλωτών που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο, και πιθανώς από την άποψη των συνθηκών λειτουργίας των μηχανισμών.

Εκτός από τα παραπάνω, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος, παράλληλης διέγερσης και μικτής διέγερσης πρέπει να προστατεύονται από υπερβολικές αυξήσεις στροφών σε περιπτώσεις όπου τέτοιες αυξήσεις μπορεί να οδηγήσουν σε κίνδυνο για ανθρώπινη ζωή ή σημαντικές απώλειες.

Η προστασία από την υπερβολική αύξηση του αριθμού των στροφών μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορα ειδικά ρελέ (φυγοκεντρικά, επαγωγικά κ.λπ.).

Δεδομένου ότι η προστασία από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα είναι ιδιαίτερης σημασίας στα δίκτυα ισχύος, θα σταθούμε λίγο πιο αναλυτικά στη θεμελιώδη πλευρά αυτού του ζητήματος.

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος πρέπει να απενεργοποιηθεί αμέσως ή σχεδόν αμέσως. Η τιμή του σε διαφορετικά μέρη του δικτύου μπορεί να είναι πολύ διαφορετική, αλλά σχεδόν πάντα μπορεί να υποτεθεί ότι οι προστατευτικές συσκευές πρέπει να απενεργοποιούν με σιγουριά και ταχύτητα κάθε ρεύμα που είναι σημαντικά υψηλότερο από το αρχικό, και ταυτόχρονα, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει δεν είναι δυνατή η ενεργοποίηση κατά την κανονική εκκίνηση.

Ρεύμα υπερφόρτισης είναι κάθε ρεύμα που υπερβαίνει το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα, αλλά δεν υπάρχει λόγος να απαιτείται η ενεργοποίηση του κινητήρα σε κάθε υπερφόρτωση.

Είναι γνωστό ότι μια ορισμένη υπερφόρτωση τόσο των ηλεκτροκινητήρων όσο και των δικτύων τροφοδοσίας τους είναι επιτρεπτή και ότι όσο μικρότερη είναι η υπερφόρτωση, τόσο μεγαλύτερη είναι η αξία της. Ως εκ τούτου, τα πλεονεκτήματα προστασίας από υπερφόρτωση τέτοιων συσκευών που έχουν ένα «εξαρτώμενο χαρακτηριστικό», δηλαδή, των οποίων ο χρόνος απόκρισης μειώνεται καθώς η υπερφόρτωση πολλαπλασιάζεται, είναι ξεκάθαρα.

Εφόσον, με πολύ σπάνιες εξαιρέσεις, η προστατευτική διάταξη παραμένει στο κύκλωμα του κινητήρα ακόμη και κατά την εκκίνηση, δεν πρέπει να ενεργοποιείται με ρεύμα εκκίνησης κανονικής διάρκειας.

Από τις παραπάνω σκέψεις, είναι σαφές ότι, κατ' αρχήν, για προστασία από ρεύματα βραχυκυκλώματος, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μια μη αδρανειακή συσκευή ρυθμισμένη σε ρεύμα σημαντικά υψηλότερο από το αρχικό, και για προστασία υπερφόρτωσης, αντίθετα, αδρανειακή συσκευή με ένα εξαρτώμενο χαρακτηριστικό, επιλεγμένο έτσι ώστε να μην λειτουργεί σε χρονομετρημένη εκκίνηση. Στο μέγιστο βαθμό, αυτές οι συνθήκες πληρούνται από μια συνδυασμένη απελευθέρωση που συνδυάζει προστασία από θερμική υπερφόρτωση και στιγμιαία ηλεκτρομαγνητική ενεργοποίηση σε περίπτωση ρεύματος βραχυκυκλώματος.

Μόνο μια στιγμιαία συσκευή που έχει διαμορφωθεί για ρεύμα μεγαλύτερο από το ρεύμα εκκίνησης δεν παρέχει προστασία υπερφόρτωσης. Αντίθετα, μόνο μια αδρανειακή συσκευή με εξαρτώμενο χαρακτηριστικό, η οποία με μεγάλο λόγο υπερφόρτωσης σβήνει σχεδόν ακαριαία, μπορεί να πραγματοποιήσει και τους δύο τύπους προστασίας μόνο εάν μπορεί να ρυθμιστεί από τα ρεύματα εισόδου, δηλαδή εάν ο χρόνος εκκίνησης είναι -μεγαλύτερη από τη διάρκεια του τελευταίου.

Από αυτή την άποψη, ας αξιολογήσουμε τώρα τις διάφορες προστατευτικές συσκευές που χρησιμοποιούνται.

Οι ασφάλειες, οι οποίες προηγουμένως χρησιμοποιούνταν ευρέως ως προστατευτικές συσκευές, έχουν μια σειρά από μειονεκτήματα, τα κυριότερα από τα οποία είναι:

α) περιορισμένη εφαρμογή για προστασία υπερφόρτωσης, λόγω της δυσκολίας ρύθμισης των ρευμάτων εισροής,

β) ανεπαρκής, σε ορισμένες περιπτώσεις, η μέγιστη αποσυνδεδεμένη ισχύς,

γ) η συνέχιση της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα σε δύο φάσεις όταν το ένθετο καίγεται στην τρίτη φάση, γεγονός που συχνά οδηγεί σε ζημιά στις περιελίξεις του κινητήρα,

δ) η έλλειψη δυνατότητας γρήγορης ανάκτησης των τροφίμων,

ε) τη δυνατότητα χρήσης μη βαθμονομημένων ενθέτων από το επιχειρησιακό προσωπικό,

στ) την ανάπτυξη ατυχήματος με ορισμένους τύπους ασφαλειών, λόγω μεταφοράς του τόξου σε παρακείμενες φάσεις,

ζ) αρκετά μεγάλη διασπορά των χαρακτηριστικών τρέχουσας ώρας ακόμη και για ομοιογενή προϊόντα.

Σε σύγκριση με τις ασφάλειες, οι μηχανές αέρα είναι πιο εξελιγμένες συσκευές προστασίας, αλλά έχουν αδιάκριτη δράση, ειδικά για μη ρυθμιζόμενα ρεύματα διακοπής σε μηχανήματα αυτόματης εγκατάστασης, αν και οι μηχανές γενικής χρήσης έχουν την ικανότητα επιλεκτικότητας, αυτό γίνεται με πολύπλοκο τρόπο.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η προστασία υπερφόρτωσης για τις αυτόματες συσκευές εγκατάστασης παρέχεται από θερμικές απελευθερώσεις. Αυτές οι απελευθερώσεις είναι λιγότερο ευαίσθητες από τα θερμικά ρελέ των μαγνητικών εκκινητήρων, αλλά εγκαθίστανται σε τρεις φάσεις.

Στα μηχανήματα γενικής χρήσης, η προστασία υπερφόρτωσης είναι ακόμη πιο ωμή, αφού έχουν μόνο μία ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση. Ταυτόχρονα, είναι δυνατή η εκτέλεση προστασίας από υπόταση σε μηχανήματα γενικής χρήσης.

Μαγνητικά μίζα με τη βοήθεια ενσωματωμένων θερμικών ρελέ παρέχουν ευαίσθητη διφασική προστασία υπερφόρτωσης, αλλά λόγω της μεγάλης θερμικής αδράνειας του ρελέ δεν παρέχουν προστασία από βραχυκύκλωμα. Η παρουσία ενός πηνίου συγκράτησης στις μίζες επιτρέπει την προστασία υπό τάση.

Η προστασία υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος μπορεί να παρέχεται από ηλεκτρομαγνητικά ρελέ ρεύματος και ρελέ επαγωγής, αλλά μπορούν επίσης να ενεργούν μόνο μέσω μιας συσκευής ενεργοποίησης και τα κυκλώματα που τα χρησιμοποιούν είναι πιο περίπλοκα.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω και το σύνολο απαιτήσεων για συσκευές ελέγχου και προστασίας, μπορούν να γίνουν οι ακόλουθες συστάσεις.

1. Για χειροκίνητο έλεγχο ηλεκτρικών δεκτών με χαμηλά ρεύματα εισόδου μπορεί να είναι

μεταχειρισμένος κλειδιά μαχαιριών και ασφάλειες ενσωματωμένες σε διάφορες ηλεκτρικές κατασκευές ή διανομή και κουτιά τροφοδοσίας… Τα κουτιά YARV χωρίς ασφάλειες χρησιμοποιούνται ως συσκευές αποσύνδεσης για γραμμές τρόλεϊ, αυτοκινητόδρομοι κ.λπ.

2. Για χειροκίνητο έλεγχο ηλεκτρικών κινητήρων με ισχύ έως 3 — 4 kW, που δεν απαιτούν προστασία υπερφόρτωσης μεταγωγείς πακέτων.

3. Για ηλεκτρικούς κινητήρες έως 55 kW που απαιτούν προστασία υπερφόρτωσης, οι πιο συνηθισμένες συσκευές είναι οι μαγνητικές εκκινητήρες σε συνδυασμό με ασφάλειες ή διακόπτες κυκλώματος αέρα.

Με ισχύ ηλεκτροκινητήρα άνω των 55 kW, ηλεκτρομαγνητικοί επαφές σε συνδυασμό με προστατευτικά ρελέ ή διακόπτες κυκλώματος αέρα. Πρέπει να θυμόμαστε ότι οι επαφές δεν επιτρέπουν τη διακοπή του κυκλώματος σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

4. Για τον τηλεχειρισμό καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας απαιτείται η χρήση μαγνητικών εκκινητήρων ή επαφών.

5. Για χειροκίνητο έλεγχο ηλεκτρικών δεκτών με μικρό αριθμό εκκινήσεων ανά ώρα, είναι δυνατή η χρήση αυτόματων διακοπτών.