Temat: Podział łączników niskiego napięcia i ich parametry znamionowe

Transkrypt

1 Temat: Podział łączników niskiego napięcia i ich parametry znamionowe Łączniki elektroenergetyczne służą do uzyskania pożądanego układu połączeń sieci i instalacji elektrycznych oraz spowodowania w pracy odbiorników pożądanych zmian, takich jak załączenie, przełączenie, zmiana poboru mocy, zmiana kierunku lub prędkości wirowania silników, hamowanie przeciwprądem, impulsowanie i innych. Ze względu na różne podstawowe parametry sieci i instalacji, a także bardzo dużą różnorodność odbiorników elektrycznych, łączniki elektroenergetyczne niskiego napięcia wytwarza się na prądy znamionowe ciągłe w granicach od części ampera do kilku tysięcy amperów, napięcia znamionowe do 1000V prądu przemiennego i 1500V prądu stałego oraz o bardzo różnych innych parametrach technicznych, określających właściwości łączników. W łącznikach o określonym przeznaczeniu uzyskuje się różne układy połączeń zestyków głównych i pomocniczych, zmieniając położenie dźwigni napędu. Łączniki mogą być klasyfikowane na podstawie różnych kryteriów podziału. Rozpowszechniony m.in. jest podział ze względu na ich przeznaczenie i zdolność łączeniową. Łączniki izolacyjne (odłączniki) przeznaczone do sporadycznego załączania i wyłączania obwodów w stanie bezprądowym lub przy prądach o niewielkiej wartości. Łączniki robocze (rozłączniki) przeznaczone do załączania i wyłączania obwodów obciążonych prądami roboczymi. Łączniki zwarciowe przeznaczone do załączania i wyłączania obwodów obciążonych prądami roboczymi i zwarciowymi. Łączniki manewrowe przeznaczone do sterowania pracą odbiorników, np. silników, charakteryzujące się dużą trwałością mechaniczną i łączeniową oraz znaczną lub bardzo dużą znamionową częstością łączeń. Bezpieczniki przeznaczone do jednokrotnego przerywania prądów zwarciowych i przeciążeniowych. W normach przedmiotowych dotyczących łączników podano wiele różnych definicji i parametrów charakteryzujących właściwości tych aparatów. Do najczęściej spotykanych parametrów łączników należą: str. 1 napięcie znamionowe (izolacji) łącznika jest to wartość skuteczna napięcia (międzyprzewodowego ), na którą izolacja aparatu została zbudowana i oznaczona, przy czym wytrzymuje ona napięcie probiercze w ustalonych warunkach przez cały czas trwania próby, prąd znamionowy ciągły to największa skuteczna wartość prądu, który może płynąć przez łącznik w dowolnie długim czasie, w określonej temperaturze otaczającego powietrza (przyjmuje się zazwyczaj 30 0 C) i określonych warunkach chłodzenia, zdolność wyłączania jest to wartość spodziewanego prądu, którą łącznik może prawidłowo przerwać określoną liczbę razy, w określonych warunkach i zgodnie z ustalonym szeregiem łączeniowym, pozostającym zdatnym do dalszej pracy (wymaganie przydatności do dalszej pracy po zadziałaniu nie dotyczy bezpieczników),

2 trwałość mechaniczna jest to największa liczba cykli łączeniowych, którą nie obciążony prądem łącznik może wykonać bez naprawy i wymiany części, pozostając w dalszym ciągu zdatnym do wykonywania czynności łączeniowych, znamionowa częstość łączeń jest to największa liczba cykli łączeniowych w określonym czasie (najczęściej w ciągu 1 h), przy której łącznik działa prawidłowo, a jego trwałość łączeniowa jest nie mniejsza od trwałości znamionowej, trwałość łączeniowa (znamionowa) jest to liczba cykli łączeniowych, którą można wykonać łącznikiem w określonym układzie probierczym, m.in. przy znamionowej częstości łączeń i prądzie roboczym oraz napięciu łączeniowym do 1,1 napięcia znamionowego. Trzy ostatnie z podanych parametrów nie dotyczą bezpieczników. Łączniki izolacyjne i rozłączniki mają napęd ręczny. Łączniki zwarciowe mogą być załączane ręcznie lub samoczynnie (łączniki o dużych i bardzo dużych prądach znamionowych ciągłych), zawsze jednak są przystosowane do wyłączania samoczynnego, wywołanego działaniem różnych wyzwalaczy i przekaźników. Łączniki manewrowe mogą być z napędem ręcznym lub samoczynnym (przystosowane do zdalnego sterowania, np. styczniki). Łączniki manewrowe w czasie normalnej pracy są narażone na oddziaływanie prądów złączeniowych i wyłączeniowych, niekiedy kilkakrotnie większych niż prądy znamionowe ciągłe tych łączników, np. przy sterowaniu silników, baterii kondensatorów, co może powodować szybkie zużywanie się niektórych części łączników, głównie ich zestyków. Z tych względów zdolności łączeniowe łączników manewrowych odnosi się do odpowiednich kategorii użytkowania. Klasyfikację łączników elektroenergetycznych przedstawiono w tabeli 5.1. str. 2

3 Tab Klasyfikacja łączników ze względu na zasadę działania i zakres stosowania [wg Markiewicza] Grupa Typ Zakres zastosowania Łączniki wtykowe Łączniki ręczne Łączniki samoczynnewyłączniki Łączniki samoczynnestyczniki Bezpieczniki Łączniki sterownicze gniazda wtykowe i wtyczki puszkowe warstwowe krzywkowe drążkowe walcowe instalacyjne silnikowe (sterowniki) Zwarciowe ograniczające różnicowoprądowe ochronne napięciowe styczniki instalacyjne, przemysłowe przyciskowe, dźwigienkowe, krzywkowe, warstwowe i inne łączniki izolacyjne, w niektórych przypadkach robocze łączniki w instalacjach, głownie w obwodach oświetleniowych łączniki robocze, rozdzielcze i manewrowe łączniki robocze, rozdzielcze i manewrowe łączniki izolacyjne oraz izolacyjno-robocze łączniki robocze i manewrowe łączniki rozdzielcze, zabezpieczenia przeciążeniowe w instalacjach elektrycznych zasilających i odbiorczych łączniki robocze, zabezpieczenia przeciążeniowe w obwodach odbiorczych, głównie z silnikami i inne. łączniki rozdzielcze, robocze i zwarciowe, zabezpieczenia przeciążeniowe i inne w różnych warunkach łączniki rozdzielcze, robocze i zwarciowe w warunkach występowania prądów zwarciowych o bardzo dużych wartościach łączniki robocze, zabezpieczenia przeciwporażeniowe i przeciążeniowe w instalacjach i obwodach odbiorczych ochrona przeciwporażeniowa w wyjątkowych przypadkach łączniki manewrowe, zabezpieczenia przeciążeniowe w instalacjach i obwodach odbiorczych, głównie przemysłowych zabezpieczenia przeciążeniowe w liniach zasilających w instalacjach i obwodach odbiorczych siłowych i oświetleniowych łączniki w obwodach pomocniczych sterowniczych i sygnalizacyjnych str. 3

4 Łączniki samoczynne- wiadomości ogólne Łączniki elektroenergetyczne powinni posiadać następujące właściwości: - duża trwałość mechaniczna i łączeniowa; - duża znamionowa częstość łączeń; - zdolność łączenia prądów o dużych wartościach, w tym również prądów zwarciowych; - samoczynne działanie w przypadku różnorodnych zakłóceń w pracy zasilanych urządzeń zagrażających ich zniszczeniem i uszkodzeniem; - selektywne działanie w układach z innymi urządzeniami zabezpieczenia nadprądowe, połączonymi szeregowo; - możliwości przystosowania do działania powodowanego zmianami wartości dowolnych wielkości fizycznych. Łączniki ręczne nie spełniają wymienionych wymagań, a łączniki samoczynne (wyłączniki i styczniki, czyli łączniki stycznikowe ) spełniają z pewnymi ograniczeniami, ponieważ niektóre warunki są sprzeczne nawzajem. Ponieważ wyłączniki i styczniki mają odmiennych zasad budowy, mają również różne właściwości: - wyłączniki charakteryzują się zdolnością łączenia prądów o dużych wartościach (zwarciowych), co wpływa na ich trwałością mechaniczną i częstością łączeń ( umiarkowana trwałość i niewielka znamionowa częstość łączeń); - styczniki charakteryzują się dużą trwałością mechaniczną, rzędu milionów cykli łączeniowych ( bez obciążenia), dużą znamionową częstotliwością łączeń oraz umiarkowanymi zdolnościami łączenia, ograniczonych do prądów roboczych Charakterystyczne parametry Napięcie - dla prądu przemiennego V - dla prądu stałego V Typowe wartości napięciowe: a) 3x380/220 V; b) 3x 500 V; c) 3x 660 V Stosowane układy NN: a) TN-C (uziemiony punkt 0 transformatora) b) IT a) b) Rys.5.1. Stosowane układy niskiego napięcia Maksymalny prąd w sieci będę ograniczony przez moc transformatorów ŚN/nN ( 630 kva 1000 kva) Wszystkie konstrukcje łączników niskiego napięcia muszą pokrywać zakres prądowy od 0 do 4000 A, ograniczony mocą transformatorów ŚN, ponieważ największa moc jednostki jest 2,5 MVA. str. 4

5 5.3. Budowa łącznika, podstawowe elementy konstrukcyjne a) układ zestykowy: zestyk ruchomy i nieruchomy; b) zamek: utrzymuje układ zestykowy w stanie zamkniętym bez dodatkowych sił zewnętrznych; c) napęd: ręczny silnikowy, elektromagnetyczny, pneumatyczny; d) układ gaszeniowy ( przy prądów powyżej 80 A) do gaszenia łuku elektrycznego e) układ zabezpieczeń: obejmuje szereg wyzwalaczy - wyzwalacze przeciążeniowe - element termobimetaliczny, odkształcającego się pod wpływem temperatur zbyt dużym odchyleniu wywiera nacisk na dźwignię zamka odtwarzającego łącznika. Wyzwalacz ma wejście mechaniczne ( przy załączania łącznika) i wyjście elektryczne ( przy odłączania przy zadziałaniu zabezpieczenia); - wyzwalacz elektromagnetyczny zwarciowy ( rys.5.2.) - jest to zwój (2) na torze prądowym łącznika (3), z reguły na każdej fazie; 1- część ruchoma wyzwalacza; Rys Zasada działania wyzwalacza - wyzwalacze podnapięciowe- ich rola jest nie pozwolić (włączenie) uruchomienie łącznika, jeżeli nie są spełnione odpowiednie warunki napięciowe w obwodzie (np. zbyt niskie napięcie w sieci); - wyzwalacze nadnapięciowe - j.w., tylko przy zbyt wysokim napięciu. f) zestaw styków pomocniczych (WDS) - człon elektroniczny, tzw. amptector, który zbiera informacje o wszystkich torach prądowych, pozwala ustawić dowolny kształt charakterystyki czasowo- prądowej. Rys.5.3. Charakterystyka czasowo- prądowa wyzwalaczy elektronicznych nadprądowych wyłączników DS: I np - Prąd znamionowy przekładnika prądowego; 1- przykład nastawienia charakterystyki czasowo-prądowej str. 5

6 5.4. Gaszenie łuku: w zależności od prądu znamionowego łącznika są stosowane następujące sposoby gaszenia: b) e) g) Rys Gaszenie łuku elektrycznego: 1- płytki metalowe; 2- łuk elektryczny; 3- styk nieruchomy; 4- styk ruchomy; 5- bańka szklana a) szybkie rozdzielenie styków; b) wydłużenie łuku przez odpowiednie rozdzielenie - rys.5.4a; c) wydłużenie łuku przez zastosowaniem wydmuchu elektromagnetycznego - luk znajduje się dodatkowo w polu magnetycznym, co powoduje jego wydłużanie ; d) wydłużenie łuku przez zastosowaniem kilku prerw międzystykowych na biegun; e) podział łuku na łuki krótkie między płytkami metalowymi- rys.5.4; f) chłodzenie łuku ciałem o dużej przewodności pojemnej cieplnej- olejem - styczniki olejowe, czyli otworzenie się łuku w oleju; g) przerywanie łuku w próżni- rys.5.4. Wielkości charakteryzujące łączniki nn, dobór a) warunki cieplne przy pracy normalnej; b) warunki zwarciowe; c) trwałość łączeniowa. Łączniki podzielone są na kategorie dla prądu: - stałego: DC1...DC6 - przemiennego: AC1...AC8 Dla prądu przemiennego [wg Markiewicza] AC1-obciążenie nieindukcyjne, małoindukcyjne, głównie praca urządzeń grzewczych (piece); AC2- silniki pierścieniowe: rozruch i wyłączenie; AC3 - silniki klatkowe: rozruch i wyłączenie podczas pracy; AC4 - silniki klatkowe: rozruch i wyłączenie, rewersowanie impulsowe AC5a - włączanie układu sterowania lamp wyładowczych; AC5b - łączenie żarówek; AC6a - włączenie transformatora na biegu jałowym; AC6b - łączenie baterii kondensatorów; AC7a - obciążenie małoindukcyjne w gospodarstw domowych; AC7b - obciążenie silnikowe w gospodarstw domowych; AC8a - silniki hermetyczne, sprężarki załączane ręczne po zadziałaniu zabezpieczeń AC8b - silniki hermetyczne, sprężarki załączane automatyczne po zadziałaniu zabezpieczeń str. 6

7 Dla prądu stałego [wg Markiewicza] DC1- obciążenie rezystancyjne lub małoindukcyjne piece, oporowe; DC3- silniki bocznikowe: rozruch, rewersowanie, hamowanie; DC5- silniki szeregowe: rozruch, rewersowanie, hamowanie; DC6 - łączenie żarówek Klasa pracy - związana z trwałością łączeniową ( w zależności od ilości cykli załączenie / wyłączenie) oraz zależy od trwałości mechanicznej - podawana na milioni cykli (bez prądu, w stanie bezprądowy). Trwałość łączeniowa 5% trwałości mechanicznej. Klas pracy Trwałość (cykly/godz.) max łączeniowych cykly 0, Przykłady typowych łączników nn - łączniki silnikowe- największe prądy : serie M600, - do 16 A- wyzwalacze przeciążeniowe i łączeniowe; - zwarciowe typu kompakt: WIS A; WIS A; WIS A; obecne są zastępowane łącznikami serii typu FB i LA: FB A i typu HFB i HLA A uniwersalne typu APU: z wszechstronnym wyposażeniu APU 30- dla prądu A; APU A.. Najwyższe prądy- łączniki serii DS: A posiadają amptectordowane kształtowanie charakterystyki, przekładniki prądowe mierzące prąd w każdej fazie- rys.; Wyłączniki instalacyjne: do 32 A, jedno i trójfazowe Wyłączniki ochronne (różnicowoprądowe): P120, P121. str. 7