Защитная аппаратура

Аппаратурой защиты называют устройства, предназначенные для автоматического отключения электрических цепей или машин при нарушении режима работы.
Наиболее распространенными видами защиты являются: максимальная, минимальная, нулевая и тепловая.
Максимальная защита предназначается для отключения цепи питания при значительных перегрузках. Простейшим аппаратом максимальной защиты является плавкий предохранитель типа ПР (рис. 97). Предохранитель состоит из фибрового патрона, внутрь которого вставляется плавкая цинковая вставка, закрепленная концами в латунных обоймах. При чрезмерном увеличении тока вставка плавится и фаза оказывается разорванной.
Достоинствами плавких предохранителей является их простота и надежность в работе, а недостатками — отсутствие реакции на небольшие перегрузки, частое отключение одной фазы и перегорание других.

Для защиты от перегрузок короткозамкнутого асинхронного электродвигателя плавкая вставка выбирается на ток, в 2,5 раза меньший пускового. При таком условии вставка не успевает перегорать в момент пуска, когда ток превышает в 5—7 раз свое номинальное значение. Во всех прочих случаях вставки следует выбирать по номинальному значению тока.
Максимальное реле — более совершенный аппарат защиты электроустановок от перегрузок и токов короткого замыкания (рис. 98,а). Оно также подсоединяется в разрыв фаз цепи, подводящей энергию к защищаемому объекту.
При нормальном рабочем токе якорь 1 не притягивается катушкой 2 электромагнита. Только при увеличении тока сила притягивания катушки преодолевает сопротивление пружины 3, защелка 4 освобождается и под действием пружины 5 размыкаются контакты рабочих фаз.
Электромагнитное реле настраивается на номинальный ток регулировочной пружиной, связанной с якорем. Во избежание срабатывания реле при пуске коротко-замкнутого двигателя оно обычно применяется с выдержкой во времени или на этот момент соединяется накоротко.
Достоинствами максимальных реле являются: мгновенное отключение при коротком замыкании, легкость регулирования, минимальное время на включение после срабатывания.
Минимальная и нулевая защита контролирует величину напряжения в сети и при падении последнего (или исчезновении) производит отключение.

Необходимость отключения при падении напряжения в сети ниже 70% от номинального объясняется тем, что в этом случае двигатель потребляет ток значительно большей величины, а это приводит к перегреву оборудования. Отключение установки при исчезновении напряжения должно производиться во избежание несчастных случаев при самопроизвольном включении после подачи энергии.
Минимальная и нулевая защита осуществляется с помощью минимальных и нулевых реле электромагнитного типа, катушки которых включаются между двумя фазами (рис. 98, б).
Принцип действия реле заключается в том, что при нормальном напряжении ток, протекающий по катушке 2, удерживает якорь 1 в притянутом состоянии. Снижение напряжения уменьшает силу притяжения катушки. Вследствие этого якорь под действием пружины 3 отпадает, производя расцепление защелок 4. Самопроизвольное включение после появления напряжения в сети невозможно.
Тепловая защита предназначена для предохранения двигателей от небольших по величине, но длительных по времени перегрузок. Осуществляется она посредством применения тепловых реле.
Основной частью теплового реле (рис. 98, в) является биметаллическая пластинка 1, которая составлена из двух пластинок, имеющих разный коэффициент линейного расширения. При прохождении по цепи 6 тока повышенной величины пластинка нагревается и, изгибаясь вверх, освобождает рычаг 3, который под действием пружины 4 перемещается вправо, размыкая контакты 5. Для возвращения рычага 3 в исходное положение необходимо нажать кнопку 2. Тепловое реле устанавливается на двух фазах сети.
Тепловое реле не защищает от коротких замыканий в сети, так как прежде, чем нагреется пластинка, сгорает нагреватель. Поэтому последовательно с тепловым реле необходимо ставить плавкие предохранители.