Kuhni-nn.ru

Кухни НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы защиты устройств (датчиков, приборов, контроллеров) с транзисторными выходами от токов самоиндукции

ВНИМАНИЕ! К работам по монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию технологического оборудования допускаются лица, имеющие техническое образование и специальную подготовку (обучение и проверку знаний) по безопасному производству работ в электроустановках с группой не ниже 2 для ремонтного персонала, а также имеющие опыт работ по обслуживанию оборудования, в конструкцию которого вносятся изменения и дополнения, либо производится модернизация. За неисправность оборудования и безопасность работников при неквалифицированном монтаже и обслуживании ООО «КИП‑Сервис» ответственности не несет.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, при изменении во времени магнитного поля. Изменение магнитного поля, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в контуре индуктивной электродвижущей силы (ЭДС). Процесс возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию, а при убывании тока — препятствует убыванию. Величина ЭДС самоиндукции определяется уравнением:

где:
E — ЭДС самоиндукции
L — индуктивность катушки
dI/dt — изменение тока во времени.

Знак «минус» означает, что ЭДС самоиндукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению магнитного потока. Этот факт отражён в правиле Ленца:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Явление самоиндукции можно наблюдать при включении и последующем выключении катушек соленоидов, промежуточных реле, электромагнитных пускателей. При подаче напряжения на катушку создается электромагнитное поле, в следствии чего образуется электродвижущая сила, которая препятствует мгновенному росту тока в катушке. Согласно принципу суперпозиции, основной ток в катушке можно представить в виде суммы токов, один из которых вызван внешним напряжением и сонаправлен с основным током, а второй вызван ЭДС самоиндукции и имеет противоположное направление основному току. Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки. При протекании тока катушка «запасает» энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдает запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. Это, в свою очередь, вызывает всплеск напряжения обратной полярности на катушке. Данный всплеск может достигать значений во много раз превышающих номинальное напряжение источника питания, что может помешать нормальной работе электронных устройств, вплоть до их разрушения.

Читайте так же:
Выключатели наружной установки габаритные размеры

Разберем более подробно, почему скачок ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность. На рисунке 1 изображены две схемы, на которых стрелками обозначено направление движения тока, а так же потенциалы на всех элементах схемы при закрытом и открытом ключе.

Направление тока при закрытом ключеа — закрытый ключ Направление тока открытом ключеб — открытый ключ

Рисунок 1 — Направление тока при закрытом и открытом ключе

При закрытом ключе потенциалы на всех элементах совпадают с потенциалом источника питания (рисунок 1, а). Во время размыкания ключа, из схемы исключается источник питания, и ЭДС самоиндукции стремится поддержать ток в катушке. Для того, что бы сохранить направление тока в катушке, ЭДС меняет свой потенциал на противоположный по знаку источнику питания (рисунок 1, б). Именно поэтому всплеск ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность.

Более наглядно этот всплеск показан на рисунке 2. На графике изображено напряжение источника питания Uпит, ток возникающий в катушке I, ЭДС самоиндукции.

График изменения тока и напряжения при коммутацииРисунок 2 — График изменения тока и напряжения при коммутации

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 [Л1, с.6]:

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7

  • Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
  • ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
  • Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 [Л3, с.215]:

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле

  • L – длина кабельной линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Читайте так же:
Выключатель регулировки положения зеркала двери

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Таблица 40 - Емкостные характеристики кабелей

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из [Л2, с.141].

Удельные значения емкостных токов в кабельных сетях

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии

УЗМ – реле напряжения, обеспечивающее мгновенное отключение электрического контура при превышении нагрузок. Определяющим фактором выступает напряжение: если оно отклоняется от заданных параметров в большую или меньшую сторону, реле прерывает контакты и обесточивает сеть. Выпускают модели для однофазной и трехфазной сети.

Чем именно вызваны скачки показателей, значения не имеет. Подключение слишком большого количества потребителей в 1 розетку, включение слишком мощных аппаратов, скачки, связанные с неполадками на электростанции или в распределительном узле – в любом случае УЗМ отключает ток. При этом подключенное на момент скачка оборудование не выходит из строя.

УЗМ – элемент пожарной системы безопасности. При перепадах напряжения ток нередко пробивает изоляцию. А это прямая угроза возгорания. Отключение предупреждает возгорание и препятствует распространению пожара.

Устройство отключает ток, если изменение напряжения длится определенное время. Обычно это 0,5 с.

Конструкция

Устройство защиты многофункциональное представляет собой пластовой корпус с гнездами для подключения нуля, фазы и заземления. Чтобы регулировать показатель максимального и минимального напряжения, а также время выдержки, используют верньеры, расположенные в средней части аппарата. Здесь установлены индикаторы, указывающие на включение силового реле и сигнализирующие о падении показателей.

Ниже на панели есть индикаторы, информирующие о наличии линейного напряжения на клеммах.

Выпускают модели, в которых есть дополнительные клеммы для подключения дистанционного управления.

Вся электронная часть УЗМ располагается на плате: реле, силовые шины, токовый шунт, другие электронные компоненты. Плата выполняется из прочного материала и достаточно надежна.

УЗМ не заменяет собой УЗО, УЗИМ, автоматические выключатели и другое оборудование.

Принцип работы

В штатном режиме устройство отслеживает питающее сетевое напряжение. Если возникают высоковольтные нагрузки, защита, встроенная в УЗМ, шунтирует скачки до приемлемой величины. При таком режиме работы на пенале светятся желтый и зеленый индикаторы.

Читайте так же:
Может ли ударить током при выключенном выключателе

Пока напряжение изменяется в пределах допустимого, а нагрузка подключена, индикация не изменяется. Ускорить подключение нагрузки можно, нажав на кнопку «ВЛК/ВЫКЛ».

Если величина оказывается слишком низкой, но длится провал менее 0,5 с или другого установленного временного промежутка, прибор не отключает питание. Но когда оно становится нормальным, УЗМ сначала выдерживает период готовности – 5 с, в течение которых индикация отсутствует. Через 5 с все придет в норму.

При резком превышении допустимого значения спустя 0,5 с реле отключает питание. Если спустя какое-то время напряжение в сети восстановлено, через 10 с после этого УЗМ включается. В этот момент вручную прибор включить нельзя – он не позволяет подать питание в контур.

Разница между УЗМ и обычным реле напряжения в функциональности. Последнее обесточивает контур только при скачке.

Переходные процессы

В процессе работы электрическая цепь основную часть времени находится в установившемся состоянии. Однако при включении, отключении или переключениях оно будет меняться. В это время на протяжении очень краткого промежутка происходят переходные процессы, которые имеют свои особенности.

Для примера можно представить включение или выключение цепи постоянного тока, содержащей катушку индуктивности. В стабильном состоянии самоиндуктивность будет отсутствовать. При включении возникнет электродвижущая сила, препятствующая движению тока.

Однако в момент выключения ЭДС способна резко усилить ток. В некоторых ситуациях это может привести к появлению искры при размыкании электроцепи или другим последствиям. Приведённый пример показывает важность изучения поведения электрической сети во время переходных процессов.

Коммутацией называют замыкание или размыкания ключей, управляющих работой электроцепи. При этом может рассматриваться включение и отключение всей цепи или её отдельных участков.

Два закона коммутации

4.Защита нулевой последовательности на токах высших гармоник.

Так как основной недостаток защит, использующих токи и напряжения НП промышленной частоты, в том, что они не способны работать в сетях с компенсированной нейтралью из-за отсутствия устойчивого полезного сигнала 50 Гц, то были разработаны защиты от однофазных замыканий на землю, реагирующие на высшие гармоники электрических величин. При возникновении дуговых ОЗЗ содержание высших гармонических составляющих в сети резко увеличивается, особенно в токе повреждённой линии, где их доля значительно больше, чем в токах нулевой последовательности неповреждённых линий. Эти процессы наблюдаются в сетях всех видов заземления нейтрали.

Читайте так же:
Как снять выключатель вессен

Общие недостатки устройств, выполненных с использованием высших гармоник:

— вероятность отказа в срабатывании при ОЗЗ через переходные сопротивления;

— нестабильность состава и уровня высших гармоник в токе НП.

Условия селективности несрабатывания при внешних ОЗЗ и устойчивости срабатывания при внутренних повреждениях для устройств абсолютного замера высших гармоник обеспечиваются в основном на крупных подстанциях и электростанциях с большим числом присоединений.

Итоги

Опасность наведенного напряжения нельзя недооценивать. При отсутствии необходимой защиты и нахождении отключенной линии в зоне влияния проводника под напряжением наводка может оказаться опасной для жизни.

Осознание возможных рисков, установка заземлений, следованием правилам ПУЭ и применение СИЗ позволяет свести опасность к минимуму.

Эти правила обязательны к выполнению в электроустановках, на КЛ и ВЛ, а также должны приниматься во внимание при выполнении работы в бытовой сети 220 В.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector