A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Jištění a ochrana elektrických rozvodů nízkého napětí
• základní filozofie jištění proti nadproudu a zkratu • přístroje pro jištění
Rozvody elektrické energie a pohony
1
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Jištění proti nadproudu a zkratu Důvody: Při nadproudech - proudech vyšších než jmenovitých (jednotkových násobcích jmenovitého proudu ) dochází k nadměrnému oteplení vodičů v důsledku výkonových ztrát na ohmickém odporu vedení. Důsledkem je nadměrný ohřev izolace vodičů, její rychlá degradace a riziko vzniku požáru. Při zkratech – (desetinásobcích jmenovitého proudu), se k tepelným účinkům elektrického proudu přidávají účinky silové – elektrodynamické síly mezi vodiči, protékanými proudem. Tyto síly mohou působit destruktivně na upevňovací elementy sběrnicových systémů (zejména v rozváděčích). Z uvedeného plyne potřeba oba typy nežádoucích efektů eliminovat. Rozvody elektrické energie a pohony
2
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Elektrické přístroje pro jištění elektrických obvodů před nadproudem a zkratem 1. Tavné pojistky – jednorázové použití pojistka představuje uměle vytvořené nejslabší místo elektrického obvodu. Pojistka musí být snadno vyměnitelná a dostatečně bezpečná před účinkem elektrického oblouku, vznikajícím při tavení pojistkového vodiče. Pouzdro pojistky musí být konstruováno tak, aby do něj nebylo možné vložit pojistku vyšší dimenze, než je jeho proudová dimenze (jmenovitý proud). Po zapůsobení je nutné pojistkovou vložku vyměnit. 2. Jističe – automatické vypínače, zajišťující vypnutí přetíženého elektrického obvodu. Jistič lze po poklesu přetížení nebo odstranění zkratu opět zapnout a tak obnovit dodávku proudu bez nutnosti výměny nějakého elementu. Rozvody elektrické energie a pohony
3
A 5 M 14 RPI
FEL
Min.
Příklady tavných pojistek Trubičkové pojistky – skleněné nebo keramické s tavným vodičem uloženým ve zhášecím písku nebo ve vzduchu. Používají se pro jištění přístrojů. Vypínací charakteristiky: T – pomalá F - rychlá
Tavné pojistkové vložky a pouzdra pro jištění el. rozvodů NN menších výkonů
Tavné pojistkové vložky a pouzdra pro jištění el. rozvodů NN velkých výkonů (průmyslové aplikace, hlavní domovní skříně) Rozvody elektrické energie a pohony
4
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Tavná ampérsekundová charakteristika trubičkových pojistek řady CT a GT
Rozvody elektrické energie a pohony
5
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Funkční třídy a vypínací charakteristiky pojistek Funkční a provozní třídy nízkonapěťových pojistek
Dílčím rozsahem jištění se myslí např. jištění pro případ zkratu Rozvody elektrické energie a pohony
6
A 5 M 14 RPI
FEL
Min. Tavná ampérsekundová charakteristika pojistky PV 22 gG
Rozvody elektrické energie a pohony
7
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Rozdělení jističů Podle velikosti proudu •Drobné – do 25 A, 500 V AC, 250 V DC - jištění vedení, motorů •Výkonové- > 25 A, do 1000 V AC, 1200 V DC jištění větších a velkých spotřebičů – kontakty ve zhášecích komorách Podle účelu použití Pro vedeni – chrání vedení, v druhé řadě další spotřebiče Motorové – charakteristika přizpůsobena rozběhovému proudu Ochranné - + napěťová spoušť Podle počtu pólů Jednopólové – ochrana vedení a 1f spotřebičů Dvoupólové – 2-pólové vypínání v sítích TNS, DC rozvody Třípólové, čtyřpólové Podle uložení pracovních kontaktů Vzduchové olejové Rozvody elektrické energie a pohony
8
A 5 M 14 RPI
Miniaturní jistič pro domovní instalace
Min.
FEL
Výkonové jističe pro průmyslové aplikace (energocentra, jištění spotřebičů velkých výkonů)
Rozvody elektrické energie a pohony
9
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Vypínací charakteristiky čas – proud výkonových jističů s elektronickou spouští
Elektronická spoušť umožňuje vysokou variabilitu vypínací charakteristiky Ir … nastavený proud (40 – 100 % In) Irmv …proud časově zpožděné zkratové spouště (časová selektivita) Irm … proud okamžité zkratové spouště (nezpožděné vypínání zkratu) Rozvody elektrické energie a pohony
10
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Blokové schéma jističe
Rozvody elektrické energie a pohony
11
A 5 M 14 RPI Miniaturní jistič
Min.
Ovládací páčka
Elektromagnetická spoušť
Ukazatel stavu kontaktů
Zhášecí komora
FEL
Zámek volnoběžky Volnoběžka
Hlavička svorky
Vybavovací táhlo tepelné spouště Pohyblivý kontakt
Třmen svorky
Pevný kontakt Tlumič výfuku oblouku -deionizační mřížka Opalovací plechy
Třmen svorky Západka pro montáž na přístrojovou lištu
Nastavovací šroub
Rozvody elektrické energie a pohony
Tepelná spoušť (bimetal) 12
A 5 M 14 RPI
FEL
Min.
Princip činnosti proudově závislé spouště s bimetalem • ohřev bimetalu procházejícím proudem • postupná deformace bimetalového pásku vlivem ohřevu (časová prodleva) • změna polohy volného konce bimetalu vyvolá vybavení volnoběžky spínacího kontaktu jističe
Posunutí táhla o ∆y uvolní volnoběžku
l
Změna délky elementu bimetalu s teplotou ∆y
Hodnoty teplotního součinitele roztažnosti α vybraných materiálů Rozvody elektrické energie a pohony
a.10-5/K-1
č.
materiál
1
hliník
2,4
2
měď
1,7
3
stříbro
1,9
4
wolfram
0,4
5
železo
1,2
13
A 5 M 14 RPI
FEL
Min.
Detail proudově závislé spouště jističe s bimetalem
Zámek volnoběžky
Volný konec bimetalu Táhlo zámku volnoběžky Pohyblivý kontakt Pevný kontakt
Bimetalový pásek Pevný konec bimetalu Rozvody elektrické energie a pohony
14
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Normalizované vypínací charakteristiky Oblast působení Obimetalové spouště
b l a s t p ů s o b e n í
čas –proud miniaturních jističů pro domovní instalace Jednotlivé charakteristiky jsou zejména určeny pro: B – světelné a zásuvkové obvody (nezpůsobují rázy) Zkratová spoušť působí v 3-5 In C – žárovky, motory (rázy) Zkratová spoušť působí v 5-10 In D – transformátory, 2-pólové motory (vysoké rázy) Zkratová spoušť působí v 10-20 In
Rozvody elektrické energie a pohony
15
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Vypínání jističe s omezením proudu
Rozvody elektrické energie a pohony
16
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Kontaktní a zhášecí systém omezujících jističů Působící efekty při vypínání s omezením proudu: • Vysoká rychlost vzdalování kontaktů • Dynamické účinky protékajícího proudu na elektrický oblouk • Chladicí účinky zhášecí komory • Rozdělení oblouku na hřebenech zhášecí komory • Nestabilní hoření elektrického oblouku
Rozvody elektrické energie a pohony
17
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Charakteristiky omezení proudu a míry prošlé energie při vypínání zkratu výkonovými jističi
Rozvody elektrické energie a pohony
18
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Kontaktní a zhášecí systém jističů se zpožděným vypínáním Použití: U jističů, zajišťujících selektivní vypínání Působící efekty: Pomocný opalovací kontakt
• Vysoká odolnost kontaktního systému vůči působení dynamických sil • Masivní konstrukce pohyblivé části kontaktu
Hlavní kontakt
• Vytlačování elektrického oblouku do zhášecí komory • Snaha o stabilní hoření oblouku až do přirozené nuly proudu Rozvody elektrické energie a pohony
19
A 5 M 14 RPI
FEL
Min.
Základní principy činnosti jističů s elektronickými spouštěmi Analogové spouště
Rozvody elektrické energie a pohony
20
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Digitální spouště s převodem analogového proudového signálu na digitální a s výpočtem skutečné efektivní hodnoty proudu
Rozvody elektrické energie a pohony
21
A 5 M 14 RPI
L1
L2
FEL
Min.
L3
Blokové schéma jističe II. generace s možností komunikace pro průmyslové sběrnici v inteligentních energetických distribuovaných systémech. Převodník analog-číslo je napájen z měřicích transformátorů proudu .
Vypínací relé
Převod. analog/ číslo
Řídicí mikropoč.
Měřicí transformátory proudu
Komunik. rozhraní
Externí napáječ
Datová sběrnice
Rozvody elektrické energie a pohony
22
A 5 M 14 RPI
Blokové schéma jističe třetí generace s oddělenými napájecími a měřicími transformátory proudu a s možností komunikace pro průmyslové sběrnici v inteligentních energetických distribuovaných systémech.
Vypínací relé
Měřicí transformátory proudu s feromagnetic. jádrem
Měřicí transformátory proudu se vzduchovým jádrem (Rogowského cívky)
FEL
Min.
Napájecí obvody
Převod. Řídicí analog/ jednotka číslo+ řídicí mikropoč.
Komunik. rozhraní
Externí napáječ
Datová sběrnice
Rozvody elektrické energie a pohony
23
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Schéma rozvodu ze zdroje nepřetržitého napájení inteligentní budovy, vybaveného jističi třetí generace propojených datovou sítí s centrálním řídicím počítačem Rozvody elektrické energie a pohony
24
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Implementace jističů s komunikačním rozhraním do inteligentního systému monitorování a řízení toku elektrické energie
Rozvody elektrické energie a pohony
25
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Koordinace působení jističů při vypínání nadproudu a zkratu Způsoby dosažení selektivity jištění
Rozvody elektrické energie a pohony
26
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Koordinace působení jističů při vypínání nadproudu a zkratu
Rozvody elektrické energie a pohony
27
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Koordinace působení jističů při vypínání nadproudu a zkratu
Rozvody elektrické energie a pohony
28
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Jištění proti nadproudu Účelem tohoto jištění je ochránit elektrická zařízení proti přetížení Typická aplikace je u elektrických motorů, jejichž proud závisí na jejich mechanickém zatížení Pro tyto účely se používají nadproudová relé •Základem nadproudového relé je nejčastěji bimetalová spoušť, která aktivuje v případě vybavení pomocný rozpínací kontakt •Pomocný rozpínací kontakt je zařazen v ovládacím obvodu stykače •Nadproudové relé je buď tzv. přímé (měřený proud protéká přímo bimetalovými elementy), nebo •Nadproudové relé nepřímé, kdy bimetalové elementy jsou napájeny z proudového měřicího transformátoru (relé je více chráněno před případným zkratem na zátěži. Rozvody elektrické energie a pohony
29
A 5 M 14 RPI
Min.
FEL
Schéma sestavy asynchronní motor spínaný stykačem a chráněný nadproudovým relé napájením měřicími transformátory proudu Tato sestava musí mít ještě Předřazeno jištění proti zkratu (například tavné pojistky) pro ochranu kontaktů stykače a vedení
Rozvody elektrické energie a pohony
30
A 5 M 14 RPI
Min.
Rozvody elektrické energie a pohony
FEL
31
