Asinchrininio variklio valdymo ir apsaugos sistema

1.ĮVADAS Asinchroninis variklis yra tapęs pagrindiniu pramonėje naudojamu mechanines energijos keitikliu į elektros energija. Toki šios rūšies varikliu paplitimą lemia puikios jų savybes: paprasta konstrukcija, didelis patikimumas, paprasta priežiūra. Jie gaminami plataus galiu diapazono, todėl pagal poreikius lengvai gali buti pritaikyti įvairiose ūkio ir pramones šakose. Pirmasis asinchroninis variklis sukonstruotas dar 1888 m. ir nuo to laiko jų tyrimo ir tobulinimo procesas nebuvo sustojęs. Galima teigti, kad šiuo metu apie klasikini sukuji asinchronini varikli žinoma labai daug. Pritaikius įgytas žinias tokie varikliai sėkmingai konstruojami, valdomi ir modeliuojami. Norint didinti gamybos našumą yra būtina automatizuoti naudojamą įrangą. Neįmanoma automatizuoti gamybos nesinaudojant elektros varikliais ir jų valdymo priemonėmis, tiksliau – elektros pavaromis. Elektros pavara – vadinamas mechaninis įrenginys, kuris verčia judėti mašinos darbo mechanizmus. Elektrinę pavaros dalį sudaro elektros variklis ir jo valdymo aparatūra. Automatinės pavaros vykdo mechanizmų paleidimo ir stabdymo operacijas, reguliuoja ir stabilizuoja jų greitį, sukimo momentą, nustato judamųjų dalių padėtį, įgalina operatoriaus nuožiūra ir automatiškai pagal programą keičia technologinių mechanizmų darbo režimą ir sudaro reikiamą šių mechanizmų tarpusavio sąveiką. Be to, dažnai elektrinėje dalyje dar būna elektrinių dydžių keitikliai ir įvairus darbo proceso automatizavimo įtaisai. Naudojant automatizuotas ir automatines elektros pavaras, didėja darbo našumas, taupoma elektros energija, tampa aukštesnė darbo kultūra, gerėja buitis. Elektros pavaras galima skirstyti į nereguliuojamas ir reguliuojamas pagal tai, ar joms veikiant nusistovėjusiu režimu variklio ir judesį perduodančios mechaninės grandies kintamieji arba maitinimo įtampa reguliuojami, ar ne. Nereguliuojamos pavaros turi tik variklio paleidimo ir stabdymo proceso automatizavimo priemones. Jų galimybes lemia naudojamų variklių mechaninės charakteristikos pobūdis. Daug daugiau funkcijų gali atlikti reguliuojamos pavaros. Jų valdymo sistemą nuolat kontroliuoja mechanizmo bei variklio kintamuosius ir pagal jų nuokrypas nuo nustatytųjų reikšmių keičia galios keitiklio, variklio, mechaninės grandies kintamųjų reikšmes arba elementų parametrus. Reguliavimo tikslai gali būti įvairūs. Dažniausiai reikia stabilizuoti variklio (mechanizmo) darbo greitį, kai mechaninis pasipriešinimas kinta, veikti mechanizmą pastoviu sukimo ar stabdymo momentu arba galia nepriklausomai nuo to, kokiu greičiu jis sukasi; nustatyti ir stabilizuoti mechanizmo judamosios dalies padėtį arba ją keisti tiksliai pagal iš anksto nustatytą arba nežinomą dėsnį, nors ją mechaniškai veikia pašalinės jėgos arba momentai. 2. ANALITINĖ DALIS 2.1. Variklių valdymo ir apsaugos sistemų apžvalga 2.1.1. Variklių valdymo sistemų apžvalga Elektros pavarų valdymo sąvoka apima jų paleidimą, greičio reguliavimą, reversavimą (krypties keitimą), stabdymą, sukimo momento, galios ar kurio nors kito parametro, nuo kurio priklauso darbinės mašinos technologinis procesas, stabilizavimą. Jei elektros pavarai paleisti, stabdyti ir jos greičiui reguliuoti naudojami rankinio valdymo aparatai (kirtikliai, mygtukiniai ar paketiniai jungikliai, kontroleriai, paleidimo ir reguliuojantieji reostatai), tai turime neautomatinio (rankinio) valdymo atvejį. Jei elektros pavaros valdymo procese operatoriui reikia duoti sistemai tik pradinį valdomąjį poveikį, o visas kitas funkcijas vykdo įvairūs aparatai (relės, kontaktoriai, loginiai bekontakčiai įtaisai), tai elektros pavara vadinama automatizuota. Elektros pavara, kurioje visas valdymo operacijas vykdo automatiniai aparatai ir įtaisai, o operatorius tik kontroliuoja elektromagnetinės sistemos darbą, vadinama automatine. Automatizuotas ir automatines elektros pavaras valdo valdančioji sistema, kuri kartu su kirtikliais ir automatiniais valdančiaisiais įtaisais vadinama elektros pavaros valdymo elektromechanine automatine sistema. Šiuo metu dažniausiai taikomi asinchroninių trifazių elektros variklių paleidimo būdai (1 pav.): tiesiogiai prijungiant prie tinklo, perjungiant statoriaus apvija Y – Δ, naudojant minkšto paleidimo įrenginį (softstarter), naudojant dažnio keitiklį. Prieš tai minėtų paleidimo būdų charakteristikos pateiktos 2 pav. 1. pav. Asinchroninio trifazio variklio paleidimo būdai. Paaiškinimai simbolių esančių 1 paveikslėlyje: F1 - saugiklis (nuo trumpo jungimo, linijos apsaugai) Q1 - kirtiklis F2 - variklio apsauga(terminė apsauga nuo perkrovos) M1 - trifazis asinchroninis variklis 1- Tiesioginis prijungimas prie tinklo. 2 - Prijungimas prie tinklo perjungiant statoriaus apviją. 3 - Prijungimas prie tinklo naudojant minkšto paleidimo įrenginį (Q2). 4 - Prijungimas prie tinklo naudojant dažnio keitiklį (T1). 2 pav. Asinchroninio trifazio variklio paleidimo būdų palyginimas (anglų kalba). Asinchroninius trifazius elektros variklius galima taip pat paleisti: į rotoriaus grandinę įjungiant reostatą, naudojant reaktorius, naudojant autotransformatorių. Šie paleidimo būdai šiuo metu nėra dažnai taikomi dėl savo trūkumų. Asinchroninio variklio tiesioginis jungimas į tinklą Dauguma asinchroninių variklių su trumpai sujungtu rotoriumi prie trifazio tinklo prijungiami tiesiogiai (3 pav.). Tam gali būti panaudoti kirtikliai arba automatinio valdymo įranga. 3 pav. Asinchroninio trifazio variklio tiesioginis jungimas į tinklą. Pradiniu paleidimo laikotarpiu rotoriaus ir statoriaus apvijų srovės yra didžiausios. Tiesioginis paleidimas leistinas, jeigu paleidimo metu tinklo įtampos kritimas neviršija 10 – 15 procentų tinklo vardinės įtampos U1. Daugumos variklių paleidimo srovė Ik=(4-7)IN. Varikliui įsisukant, mažėja skirtumas tarp magnetinio lauko ir rotoriaus sūkių dažnių n0 — n. Mažėjant slydimui, silpnėja rotoriaus, taip pat ir statoriaus apvijų srovės. Toliau variklio darbo režimas nusistovi, ir, jei apkrovos momentas nekinta, variklis suka darbo mašiną pastoviu sūkių dažniu n=const. Privalumai: 1. Ekonomiška ir paprasta.. 2. Didelis pradinis sukimo momentas. Tai naudinga norint paleisti smarkiai apkrovus. Trūkumai: 1. Paleidimo metu statoriaus ir rotoriaus grandinėse išskiriama daug šilumos. 2. Paleidimo metu smarkiai padidėja paleidimo srovės. 3. Didelis pradinis sukimo momentas. Tai neigiamai paveikia variklio guolius, apvijas, taip pat neigiamai veikia reduktorius ir kitus prijungtus mechanizmus.  Asinchroninio variklio su faziniu rotorium paleidimas Variklyje su faziniu rotoriumi į rotoriaus grandinę per žiedų - šepečių kontaktą įjungiamas paleidimo reostatas (4 pav.). Paleidimo metu reostato varža didžiausia. Variklio rotoriui įsisukant, varža palaipsniui mažinama. Pasiekus vardinį darbo režimą, rotoriaus žiedai trumpai sujungiami. 4 pav. Asinchroninio variklio su faziniu rotoriumi paleidimo schema kai į rotoriaus grandinę įjungtas reostatas Privalumai: 1. Mažesnė paleidimo srovė. 2. Didesnis paleidimo momentas. Trūkumai: 1. Reostatas padidina elektrinius galios nuostolius. 2. Paleidimo metu padidėja srovė nors mažiau lyginant su tiesioginiu jungimu. 3. Didelės galios varikliams reikia kelių pakopų reostatų. 4. Reostatai išskiria nereikalingą šilumą. Asinchroninio variklio paleidimas naudojant reaktorius Asinchroniniam varikliui paleisti gali būti naudojami reaktoriai Re, kurie įjungiami nuosekliai statoriaus apvijai (5 pav.). Asinchroninis variklis paleidžiamas, įjungiant jungiklį Qi (jungiklis Q2 išjungtas). Dėl įtampos kritimo reaktoriuose variklis gauna pažemintą įtampą. Paleidimo srovė sumažėja. Reaktoriai parenkami taip, kad paleidimo srovė Ikr būtų ne daugiau kaip 2—2,5 karto didesnė už vardinę srovę IN. Naudojant reaktorius, paleidimo srovę galima sumažinti 1,66—3,5 karto palyginti su tiesioginio jungimo paleidimo srove, o paleidimo momentas sumažėja 2,5—12 kartų. Reikia prisiminti, kad sukimo momentas tiesiog proporcingas įtampos kvadratui, todėl įtampą sumažinus du kartus, sukimo momentas sumažės keturis kartus. Pažeminta įtampa varikliai paleidžiami be apkrovos arba esant nedidelei apkrovai. 5 pav. Asinchroninio variklio paleidimo schema su įjungtais statoriaus grandinėje reaktoriais Privalumai: 1. Paleidimo srovės sumažėjimas. 2. Mažesnis paleidimo momentas (svarbu, kad jis būtu didesnis už paleidimo metu apkrovos dydį). Tai prailgina pavaros mechanizmo tarnavimo laiką. 3. Mažesni energijos nuostoliai reaktoriuje lyginant su aktyviaisiais rezistoriais. Trūkumai: 1. Negali būti didelė apkrova paleidimo metu. 2. Mažas paleidimo momentas. Asinchroninio variklio paleidimas naudojant autotransformatorių Įtampai sumažinti ir paleidimo srovei apriboti galima naudoti trifazį autotransformatorių (6 pav.). Įjungus jungiklį Q, autotransformatorius AT prijungiamas prie įtampos. Nustačius jungiklį QA į 1 padėtį, variklis per autotransformatorių prijungiamas prie įtampos. Variklis pradeda suktis. Įsisukus varikliui, jungiklis QA perjungiamas į 2 padėtį. Variklis gauna visą tinklo įtampą. Variklį paleidus, autotransformatorius AT jungikliu Q atjungiamas nuo įtam­pos. 6 pav. asinchroninio variklio paleidimo schema, kai paleidimui naudojamas autotransformatorius Privalumai: 4. Paleidimo srovės sumažėjimas. 5. Mažesnis paleidimo momentas (svarbu, kad jis būtu didesnis už paleidimo metu apkrovos dydį). Tai prailgina pavaros mechanizmo tarnavimo laiką. Trūkumai: 1. Papildomai reikia autotransformatoriaus, jungiklių. 2. Paleidimo metu padidėja srovė nors mažiau lyginant su tiesioginiu jungimu. 3. Negali būti didelė apkrova paleidimo metu. Asinchroninio variklio prijungimas prie tinklo perjungiant statoriaus apviją Sujungiant statoriaus apviją žvaigžde, o paskui perjungiant trikampiu (7 pav.), galima paleisti tuos variklius, kurių statoriaus apvijos normaliam darbui jungiamos trikampiu. 7 pav. Asinchroninio trifazio variklio prijungimas prie tinklo perjungiant statoriaus apviją Y – Δ Jeigu tinklo linijinė įtampa U1, tai sujungus paleidimui apvijas žvaigžde, vienai fazei teks įtampa UY = U1/ Jei vienos fazės trumpojo jungimo varža Zk, tai srovė IY = U1/(Zk). Statoriaus apviją sujungus trikampiu, viena fazės apvija gaus tinklo linijinę įtampą UΔ=U1. Statoriaus fazės apvija tekės srovė IΔf=U1/Zk . Linijos srovė tokia: IΔ = IΔf = U1/Zk . Linijos srovių santykis: IΔ/IY = 3. Jeigu variklis normaliai dirba trikampiu sujungtomis apvijomis, tai perjungus jo apvijas žvaigžde, paleidimo srovė bus tris kartus mažesnė negu paleidžiant variklį su trikampiu sujungtomis apvijomis. Perjungiant apvijas žvaigžde, paleidimo momentas sumažėja 3 kartus palyginti su paleidimo momentu, kai statoriaus apvijos sujungtos trikampiu. Šis būdas taikomas tik žemos įtampos varikliams paleisti ir palyginti retai, nes paleidimo metu tenka nutraukti variklio statoriaus grandinę, gaunami viršįtampiai dėl pereinamųjų procesų statoriaus apvijoje. Šitoks paleidimo būdas tinka ventiliatoriams ir siurbliams kuriu sukimo momentas paleidimo metu yra nedidelis. Didėjant apsukoms sukimo momentas didėja kvadratine priklausomybę. Pasiekus 80% greičio, perjungiama į trikampį ir tada pasiekiamas pilnas greitis.  Privalumai: 1. Ne tokios didelės paleidimo stovės lyginant su tiesioginiu jungimu. 2. Gaunamas mažesnis paleidimo metu sukimo momentas. Tai prailgina pavaros mechanizmo tarnavimo laiką. 3. Gan pigu ir paprasta. Trūkumai: 1. Paleidimo metu padidėja paleidimo srovė. Nors lyginant su tiesioginiu jungimu ji mažesnė. 2. Paleidimo metu gaunamas mažesnis sukimo momentas. Jei paleidimo metu, variklis apkrautas daugiau nei 50% pilno sukimo momento, variklis gali nepasiekti reikiamo greičio, reikalingo perjungimui į trikampį. 3. Paleidimo metu tenka nutraukti variklio statoriaus grandinę, gaunami viršįtampiai dėl pereinamųjų procesų statoriaus apvijoje. 4. Reikalingas specialus variklis arba papildomas transformatorius, kad galėtu jungti iš žvaigždės į trikampį. Variklis gali sudegti jei jo apvijos būs nepritaikytos maitinti 400V įtampa trikampio jungimo atveju. Asinchroninio variklio prijungimas prie tinklo naudojant minkšto paleidimo įrenginį. Paleidimo būdas naudojant minkšto paleidimo įrenginį (8 pav.) savo charakteristika skiriasi nuo kitu. Švelnaus paleidimo jėgos grandinėje yra tiristoriai, o valdymo funkcijas atlieka elektroninis blokas. 8 pav. Asinchroninio trifazio variklio prijungimas prie tinklo naudojant minkšto paleidimo įrenginį Variklio momentas su įtampa yra susietas kvadratine (M~U2), o variklio srovė tiesine (I~U) priklausomybe, reguliuojant variklio gnybtuose esančios įtampos efektinę reikšmę yra apribojamas įsibėgėjimo momentas ir srovė. Paleidimo metu pradinė įtampa būna labai maža, kas leidžia pavyzdžiui reduktoriaus krumpliaračiu tarpelius sumažinti iki minimumo arba įtempti sukimo diržus, grandines. Palaipsniui augant įtampai ir sukimo momentui, taip pat didėja sukimo greitis. Naudojant minkštą paleidimą galime reguliuoti, pradinę paleidimo įtampą, įsibėgėjimo laiką, stabdymo laiką. Pagrindinis šio paleidimo metodo privalumas - variklio ir prie jo pajungtu mechanizmų tausojimas, kas leidžia mažinti aptarnavimo išlaidas. Privalumai: 1. Švelnus paleidimas ir lygus stabdymas. 2. Dinaminio stabdymo galimybė. 3. Srovės šuolių sumažinimas. 4. Nenutrūkstama darbo kontrolė ir apsaugos parametrų sekimas. 5. Paleidimo metu valdomam varikliui sumažėja apkrovos ir atitinkamai mechaninių pavaros dalių susidėvėjimas. 6. Nesudėtingas montavimas ir parengimas. Trūkumai: 1. Gana didelė įrenginio kaina. Asinchroninio variklio prijungimas prie tinklo naudojant dažnio keitiklį Variklio valdymo būdas, naudojant dažnio keitiklį (9 pav.) šiai dienai yra geriausias variantas. Jie pritaikomi įvairiuose vandens ir šilumos tiekimo objektuose, gyvenamosiose ir darbo patalpose, technologinių procesų automatizavimo sistemose chemijos, maisto ir kitose pramonės šakose, energijos efektyvumo gerinimui, avaringumo sumažinimui. 9. pav. Asinchroninio trifazio variklio prijungimas prie tinklo naudojant dažnio keitiklį. Keitikliai dažniausiai naudojami variklio greičio reguliavimui. Didelis dažnio keitiklio privalumas esant mažam greičiui pasiekiamas didelis sukimo momentas, o paleidimo srovė siekia 1-1,5 Inom variklio srovės . Kitas dažnio keitiklio privalumas minkštas stabdymas. Šio privalumo pagrindinis pritaikymas siurblių stabdymui, išvengiant hidraulinio smūgio, taip pat konvejerių stabdymui, išvengiant produkcijos gadinimo. Didelis dažnio keitiklių privalumas energijos taupymas dirbant su siurbliais ir ventiliatoriais. Dažnio keitiklių darbe nereikalingi kondensatoriai reaktyvinės energijos kompensavimui. Privalumai: 1. Elektros variklio lengvas paleidimas, stabdymas ir sukimo greičio reguliavimas. 2. Elektros energijos taupymas. 3. Elektros variklių apsauga nuo trumpo jungimo, perkrovų, variklio apvijų perkaitimo. 4. Elektros variklio apsauga nuo fazių sekos ir fazės dingimo. 5. Dažnio keitiklių darbe nereikalingi kondensatoriai reaktyvinės energijos kompensavimui. 6. Nesudėtingas montavimas ir parengimas. Trūkumai: 2. Gan didelė įrenginio kaina. 2.1.2. Variklių apsaugos sistemų apžvalga Elektros variklių apsauga, turi reaguoti į vidinius pažeidimus ir į pavojingus netipinius darbo režimus. Labai svarbu, kad variklis neatsijungtų prie pavojingų nenormalių darbo režimų, nes tokie atsijungimai gali turėti sunkių padarinių ir nuostolių pramonėje. Dažniausiai pasitaikantis elektros variklių gedimas yra statoriaus apvijose įvykstantis tarpfazinis trumpasis jungimas. Šis trumpasis jungimas sukelia didelius gedimus ir įtampos pažemėjimą maitinimo tinkle kuris sutrikdo kitų vartotojų darbą. Todėl tarpfazinio trumpojo jungimo apsauga yra pagrindinė elektros variklių apsauga. Vienfazis statoriaus trumpasis jungimas su žeme yra mažiau pavojingas, nes maitinimo šaltinis, kuriuo maitinamas variklis, dirba su izoliuota neutrale. Elektros variklio apsauga nuo įžemėjimo naudojama tik tada, kai o srovė siekia 5-10 A. Ilgalaikis srovės padidėjimas yra pavojingas varikliui. Todėl varikliai, kurie yra dažnai perkraunami, turi perkrovimo apsaugą. Ji veikia priklausomai nuo variklio darbo sąlygų ir atjungia variklį tik gavusi variklio perkrovimo signalą. Kartais yra nepageidaujama arba neleidžiama variklio savilaida po trumpalaikio įtampos pažemėjimo. Tai gali įtakoti gamybos našumą ar personalo saugumą. Todėl tokiose vietose yra naudojama minimalios įtampos apsauga veikianti į variklio atjungimą. Elektros variklio apsauga nuo tarpfazio trumpojo jungimo. Apsauga nuo tarpfazio trumpojo jungimo yra pagrindinė variklio apsauga. Ji yra būtina visais atvejais. Apsaugai nuo trumpojo jungimo naudojama maksimali srovės apsauga, kuri suveikia iš karto (srovės atkirta). Ji yra sukonfiguruota taip, kad apeitų elektros variklio paleidimo ir jo savilaidos sroves. Elektros variklio apsauga nuo įžemėjimo. Apsauga nuo įžemėjimo elektros varikliams iki 2 MW galios statoma tik tada, jeigu įžemėjimo srovė Iž ≥ 10 A. Mažos galios varikliams įžemėjimo apsauga laikoma nebūtina, nes ji, palyginus su varikliu, labai brangi. Elektros variklių apsauga nuo perkrovimo. Elektros variklių perkrovimas paprastai atsiranda dėl: 1. Užsitęsusio paleidimo arba savilaidos; 2. Techninių priežasčių ir mechanizmo perkrovimo; 3. Vienos fazės nutrūkimo; 4. Mechaninio elektros variklio pažeidimo sukeliančio padidėjusį slydimo momentą ir jo stabdymą. Perkrovimai būna trumpalaikiai ir ilgalaikiai. Pavojingiausi yra ilgalaikiai perkrovimai. Variklio paleidimo ir savilaidos srovės yra didelės, trumpalaikės ir išnyksta varikliui įsisukus iki darbinio sukimosi greičio. Šios srovės gali būti pavojingos jeigu variklio įsisukimo procesas užsitęsia. Šiuo atveju variklis negalės įsisukti ir jį veiks didelės paleidimo srovės. Viršsrovis pasireiškia ir nutrūkus vienai fazei. Paprastai taip atsitinka perdegus vienam saugikliui saugančiam variklį. Normaliai apkrauto variklio (priklausomai nuo jo parametrų) statoriaus srovė nutrūkus vienai fazei sudaro 1,6 ÷ 2,5 Inom. Elektros variklio darbą įtakoja jo apvijų įšilimas. Dažniausiai apvijos ir kitos elektros variklio dalys įšyla dėl perkrovimo. Temperatūros padidėjimas pagreitina apvijų izoliacijos susidėvėjimą ir trumpina variklio darbo laiką. Variklio perkrovimo laikas yra pagrindinis leidžiamos perkrovos dydis išreiškiamas srovės padidėjimo priklausomybe nuo leidžiamo padidėjusios srovės poveikio laiko. Elektros variklių, pasiduodančių technologinėms perkrovoms, apsaugos daromos tokios, kad apsaugotų jį nuo pavojingų perkrovimų, bet turi pilnai išnaudoti variklio perkrovimo charakteristiką. Geriausia apsauga yra tokia, kuri eina šiek tiek žemiau negu perkrovimo charakteristika (10 pav.). 10 pav. Variklio leidžiamo perkrovimo laiko priklausomybė nuo srovės kartotinumo Elektros variklių apsauga nuo įtampos sumažėjimo. Apsauga nuo minimalios įtampos naudojama tiems varikliams, kuriuos būtina atjungti sumažėjus maitinimo įtampai. Jie atjungiami tam, kad būtų užtikrinta atsakingų (svarbių) elektros variklių savilaida arba jeigu atjungtų variklių savilaida draudžiama dėl saugos reikalavimų ar technologinių procesų. 2.2. Pagrindiniai sistemų aparatai Automatiniai jungikliai Automatinis jungiklis yra įtaisas, kuris atjungia elektros grandinę atsiradus gedimui, tuo apsaugodamas elektros imtuvą ir maitinimo grandinę (11 pav.). Daugeliu atvejų automatiniai jungikliai yra daug lankstesnė saugiklių alternatyva, nes yra lengvai atstatomi ir jų nereikia keisti atsiradus gedimui. Gedimai - tai dažniausiai perkrovos ir trumpieji jungimai, bet jungikliai taip pat sugeba apsaugoti nuo fazinės įtampos patekimo ant įžemintų elektros įrenginio dalių. Automatiniai jungikliai būna įvairių formų bei dydžių, bet labiausiai paplitę yra šių tipų: miniatiūriniai automatiniai jungikliai (angl. MCB), ardomo korpuso automatiniai jungikliai (angl. MCCB) bei skirtuminės srovės įrenginiai (angl. RCD). Pats paprasčiausias miniatiūrinis automatinis jungiklis yra jungiklis tik su bimetaliniu atkabikliu. Jis yra paprastas bei nebrangus. Toks jungiklis gerai apsaugo nuo mažų ir vidutinių perkrovų, tačiau bimetalinis atkabiklis lėtai suveikia prie didelių perkrovų. Todėl esant trumpam jungimui grandinė yra blogai apsaugoma. Tokie jungikliai turi būti naudojami grandinėse, kuriose svarbiausias reikalavimas yra apsauga nuo perkrovos ir kur trumpojo jungimo srovė neviršija 1000A (1kA). Dažniausiai yra naudojami termo - magnetiniai automatiniai jungikliai. Jie turi šiluminius atkabiklius, atjungiančius elektros grandinę esant mažoms ir vidutinėms perkrovoms. Papildomai yra sumontuoti elektromagnetiniai atkabikliai, kurie akimirksniu atjungia elektros grandinę esant didelėms perkrovoms ar trumpiems jungimams. 11 pav. Automatinių jungiklių pavyzdžiai Automatiniai jungikliai su temperatūrine kompensacija sumažina savo suveikimo srovę automatiškai, pakilus aplinkos temperatūrai. Tai leidžia užtikrinti efektyvią grandinių apsaugą prie įvairių aplinkos temperatūrų. Suveikimo charakteristika Teoriškai automatinis jungiklis turi suveikti iškart, kai tik atsiranda gedimas. Tai yra reikalinga, kai grandinėje atsiranda trumpasis jungimas, tačiau, kai grandinėje atsiranda perkrova, situacija darosi komplikuota. Daug elektros įrenginių, pvz. fluorescensinės lempos, transformatoriai bei varikliai įjungimo metu (kelias sekundes) ima iš tinklo žymiai daugiau srovės, nei nusistovėjusiame darbo režime (gaunasi srovės impulsas). Automatinis jungiklis, kuris suveikia iškart, suveiks kiekvieną kartą, atsiradus srovės impulsui, taigi tokio jungiklio panaudoti praktiškai bus neįmanoma. Todėl automatinio jungiklio šiluminis atkabiklis suprojektuojmas taip, kad atsiradus srovės impulsui, atkabiklis nespėtų suveikti (įkaisti). Gamintojai projektuodami šiluminius atkabiklius nustato, kokio dydžio srovės impulsą ir kiek laiko automatinis jungiklis atlaikys neišsijungdamas. Sąsaja tarp srovės ir suveikimo laiko paprastai yra nubraižoma kaip kreivė, vadinama automatinio jungiklio suveikimo charakteristika. Kad vartotojams nereikėtų dirbti su kreivėmis, BS EN 60898 standartas numato kelias standartines charakteristikas, svarbiausios jų yra B, C ir D. Daugeliu atveju saugomam įrenginiui yra lengva pasirinkti automatinį jungiklį pagal charakteristiką. B charakteristikos automatiniai jungikliai suveikia prie nedidelės perkrovos. Jie nustatyti suveikti, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 3 iki 5 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Šie jungikliai naudojami kaitrinių lempų apšvietimo tinklų bei maitinimo lizdų gyvenamosiose bei komercinėse patalpose apsaugai, kur viršįtampių, kurie gali priversti jungiklį suveikti, tikimybė yra maža. C charakteristikos automatiniai jungikliai mažiau jautrūs ir yra rekomenduojami naudoti tinkluose su induktyvinėmis apkrovomis, kai grandinėje galimas didelis srovės padidėjimas, pvz. apšvietimo tinklas su fluorescensinėmis lempomis. C charakteristikos jungikliai nustatyti suveikti, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 5 iki 10 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. D charakteristikos automatiniai jungikliai yra dar mažiau jautrūs, ir yra nustatyti suveikti, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 10 iki 20 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Jie rekomenduojami naudoti grandinėse, kur galimas labai didelis srovės padidėjimas, pvz.transformatorių ir suvirinimo mašinų maitinimui. K charakteristikos automatiniai jungikliai suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 8 iki 12 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Taigi pagal suveikimo srovę šie jungikliai yra tarp C ir D charakteristikų jungiklių. Daugeliu atveju jie užtikrina pagerintą grandinių, maitinančių variklius, kondensatorius ir transformatorius, apsaugą, kur aksčiau reikėdavo naudoti D charakteristikos automatinius jungiklius. S charakteristikos automatiniai jungikliai skirti valdymo transformatorių apsaugai. Jie suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 13 iki 17 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Tai reiškia, kad jie panašūs į D charakteristikos automatinius jungiklius, tik turi daug tiksliau apibrėžtas suveikimo ribas, kurios leidžia gerai apsaugoti transformatorius su mažiausia bereikalingo suveikimo rizika. Z charakteristikos automatiniai jungikliai suveikia, kai srovė, tekanti per jungiklį, bus nuo 2 iki 3 kartų didesnė už jungiklio nominalią srovę. Todėl šie automatiniai jungikliai tinka elektroninių komponentų ir prietaisų apsaugai, kurie gali būti greitai sugadinti mažų srovės impulsų. Jie taip pat tinka didelės varžos kabelių apsaugai. Reostatai Norint pakeisti grandinės varžą paleidžiant, stabdant taip pat keičiant variklių sužadinimo srovės stiprumą, naudojami įtaisai, vadinami reostatais (12 pav.). Reostatas — tai aparatas, sudarytas iš aktyvinių rezistorių sekcijų ir jų komutavimo įtaiso. Pagal paskirtį reostatai skirstomi į paleidimo, paleidimo bei reguliavimo, apkrovos ir žadinimo. Pagal tai, kokia medžiaga panaudota reostato varžiniams elemen­tams, jie gali būti metaliniai, skystiniai ir angliniai. Metaliniuose reostatuose naudojamos tos pačios medžiagos kaip ir gaminant rezistorius; skystiniuose — druskų arba šarmų tirpalai vandenyje; angliniuose — anglinių diskų rinkiniai, kurių varža priklauso nuo diskų suspaudimo. Metaliniai reostatai pagal aušinimo būdą gali būti su natūralia orine arba alyvine aušinimo sistema. Kai reguliuojama nedidelė galia, rezistoriai ir komutavimo įtaisas — dažniausiai plokščiasis kontroleris arba šliaužiantysis kontaktas — yra komponuojami viename aparate. Kai tenka reguliuoti didelės galios grandinėse, kaip komutavimo įtaisai naudojami būgniniai ar kumštelimai kontroleriai. Pagal darbo režimą reostatai skirstomi į trumpai dirbančius (paleidimo reostatai, paleidimo bei reguliavimo reostatų paleidimo dalis) ir nuolat veikiančius (visos kitos rūšys) reostatus. 12 pav. Jėgos reostatų elementų pavyzdžiai Reostatų sekcijos gali būti komutuojamos rankiniu būdu. Automatiškai komutuojant išorinius variklių rezistorius, naudojami kontaktoriai, šuntuojantys jėgos rezistorių sekcijas (varžynus). Jėgos rezistoriai parenkami pagal atskirų sekcijų varžą ir leistinąją srovę. Pirma ir būtina sąlyga rezistoriui parinkti — žinoti, kokia turi būti varža. Parenkant rezistorių, reikia rasti juo tekančią srovę ir galią, išsklaidomą neviršijant leistinosios temperatūros. Be to, reikia stengtis, kad aktyviosios medžiagos būtų panaudota kuo mažiau. Autotransformatorius Autotransformatorius tai toks transformatorius, kurio pirminė ir antrinė apvijos yra elektriškai sujungtos ir turi bendrų vijų (13 pav.). Kai autotransformatorius yra žeminimo, jo antrinė apvija yra dalis pirminės apvijos. Kai aukštinimo, - pirminė yra dalis antrinės. Autotransformatoriaus transformacijos koeficientas apskaičiuojamas taip pat kaip ir kitų transformatorių K=E1 / E2 = N1 / N2 (E1 ir E2 yra atitinkamai pirminėje bei antrinėje apvijoje esanti įtampa; N1 ir N2 yra atitinkamai pirminėje bei antrinėje apvijoje esantis vijų skaičius) Autotransformatoriuje energija iš pirminės apvijos į antrinę perduodama ne tiktai magnetiniu lauku, bet ir apvijų elektriniu ryšiu. Pirminė srovė magnetolaidį įmagnetina, o antrinė — išmagnetina. Dalis autotransformatoriaus vijų yra bendra ir pirminei, ir antrinei apvijai. Autotransformatoriaus veikimo principas yra toks pat kaip ir vienfazio transformatoriaus, bet tarp jų yra ir skirtumų. 13 pav. Trifazio autotransformatoriaus pavyzdys Autotransformatoriaus pirminei apvijai reikia mažiau vijų, taigi ir mažiau apvijinio laido. Kadangi mažesnis apvijų tūris galima sumažinti magnetolaidžio matmenis ir dar sutaupyti plieno. Autotransformatoriaus apvijose gaunami mažesni nuostoliai, todėl jo naudingumo koeficientas yra didesnis. Pagrindiniai autotransformatorių trūkumai: didesnės jų trumpojo jungimo srovės; ne visada pageidautinas elektrinis ryšys tarp pirminės ir antrinės apvijos. Kontaktoriai Kontaktoriai naudojami distanciniam ir automatiniam elektros grandinių valdymui, kai jas reikia dažnai įjungti ir išjungti. Jie gerai tinka elektros varikliams valdyti. Svarbiausi kontaktoriaus parametrai yra vardinė įtampa ir srovė, taip pat leistinoji srovė arba maksimali galia. Kontaktorių žymėjimo raidės nusako tipą, o skaičiai -seriją. Kintamosios srovės kontaktoriai (14 pav.) būna tripoliai, o nuolatinės srovės - vienpoliai. Pagrindiniai kontaktoriaus elementai yra kontaktai, lanko gesinimo įrenginys, elektromagnetinė sistema ir pagalbiniai kontaktai. 14 pav. Kontaktorių pavyzdžiai Elektros lankas gesinamas siauruose plyšiuose arba suskaidomas į atskirus laukus. Lankas ištempiamas magnetiniu lauku, kurį sukuria nuosekliai į grandinę įjungtas elektromagnetas. Kintamosios srovės kontaktorių valdymo magnetinė sistema turi trumpai sujungtą viją, kuri neleidžia inkarui vibruoti. Tekant rite kintamajai srovei, vija sukuria magnetinį srautą, kurio fazė nesutampa su pagrindinio srauto faze ( 90o). Kontaktoriai neapsaugo elektros grandinių nuo trumpųjų jungimų ir perkrovų. Jie gali išsijungti sumažėjus įtampai. Saugikliai Saugikliai – tai elektros aparatai skirti apsaugoti elektros grandines nuo trumpo jungimo ir perkrovimo srovių (15 pav.). Pagrindinis saugiklių elementas yra tirptukas, kuris naudojamas jungiant jį nuosekliai į grandinę. Reikalavimai saugikliams: 1.Saugiklio ampersekundinė charakteristika turi būti žemiau saugomo įrenginio charakteristikų. 2.Saugiklio poveikio laikas turi būti kiek galint mažesnis. 3.Saugikliai turi užtikrinti selektyvią apsaugą. 4.Saugiklio charakteristikos turi būti stabilios. Tirptuko įšilimas. Pagrindinė saugiklio charakteristika yra ampersekundinė. Ji parodo saugiklio išsilydimo laiko priklausomybę nuo srovės. Šią ch-ką apskaičiuoti yra sunku, dėl šilumos atidavimo proceso sudėtingumo. Įrenginio darbo srovė turi būti mažesnė už saugiklio poveikio srovę IN

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!