Министерство образования и науки Республики Казахстан
Академия Гражданской Авиации
Кафедра №10 «Авиационная техника и технологии»
Доклад
Тема: Защита электрооборудования
Выполнил: Әлібай Ербол
Гр: АТ(АВ)-14.2
Проверила: ст. Преподаватель Алексеев Н.Ю.
Алматы 2017
Классификация сетей по электрическим параметрам, т. е. классификация по роду тока и значению напряжения бортовой сети.
Сети постоянного тока напряжением 27 В и трехфазного переменного тока напряжением 208/120 В стабильной частотой 400 Гц получили преимущественное распространение в первичных энергосистемах. Во вторичных энергосистемах применяют в основном сети трехфазного, однофазного переменного тока напряжением 36 к 115 В, а также постоянного тока низкого напряжения 27 В.
Аппаратура защиты. Система защиты электросети должна автоматически отключать только те ее участки, на которых ток увеличился сверх допустимого значения. Для этого защита должна иметь:
селективность (избирательность), т. е. способность отключить только поврежденный участок так, чтобы остальные работали нормально;
быстродействие — минимальное время между возникновением аварийного режима и срабатыванием защиты. Чем меньше время, тем меньше воздействие недопустимых по значению токов и меньше их разрушительное действие. На короткое замыкание защита должна реагировать немедленно, на перегрузку — с некоторой задержкой времени; инерционность, под которой подразумевается ее свойство не реагировать на кратковременные допустимые перегрузки (например, при пуске электродвигателей); высокую чувствительность — способность реагировать на аварийные режимы в начале их возникновения и в то же время не реагировать на случайные отклонения параметров сети;
надежность, которая определяется надежностью самого аппарата и сети.
Токовая защита. Различают два вида токовой защиты сети:
максимально токовую и дифференциально токовую.
Максимально токовая защита реагирует на абсолютное значение тока. Она отключает цепь при прохождении по ней тока, превышающего максимально допустимое значение. Осуществляется такая защита тепловыми аппаратами: предохранителями — стеклянный плавкий предохранитель (СП), тугоплавкий предохранитель (ТП) 
, инерционно-плавкий предохранитель (ИП) и биметаллическими автоматами защиты (АЗй, АЗС и АЗФ). Их свойства отражает ампер-секундная характеристика аппарата — зависимость времени срабатывания аппарата защиты от значения тока перегрузки. Критическим током аппарата защиты называют наименьший ток, при котором срабатывает аппарат защиты. Номинальный ток аппарата защиты (0,8ч-0,5)/кр≫т указывают в его паспорте. Такая зависимость токов взята для предотвращения ложного срабатывания защиты при изменении условий окружающей среды или разбросе параметров аппаратов.
Тепловой характеристикой потребителя называют зависимость времени нагрева потребителя до предельно допустимой температуры от тока, протекающего по нему. В идеальном случае амперсекундная характеристика аппарата защиты должна совпадать с тепловой характеристикой потребителя или проходить несколько ниже ее.
Предохранители СП выпускают в закрытом исполнении.
Они рассчитаны на номинальные токи 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 40 А. На токи до 3 А плавкий элемент изготовляют из калиброванной медной проволоки, на токи 5 — 10 А — из серебряной проволоки, на токи 15 — 40 А — из цинковых пластин.
Предохранители ТП изготовляют на номинальные токи 200, 300,400, 600 и 900 А. Выпускают их в закрытом исполнении. Чувствительный элемент изготовляют в виде штампованной медной полосы с ослабленным сечением и асбоцементным покрытием. Газы, выделяющиеся из асбоцемента, способствуют улучшению гашения дуги, возникающей при срабатывании предохранителя. Предохранители ТП малоинерционны.
Предохранители ИП рассчитаны на номинальные токи 5, 10, 15, 20, 30, 35, 50, 75, 100, 150 и 240 А. Выпускают их в закрытом исполнении. В таких предохранителях плавкий элемент состоит из двух частей: латунной полоски и припоя. При больших перегрузках и токах короткого замыкания перегорает латунная полоска. При небольших, но длительных перегрузках температура нагревательного элемента повышается и тепло передается медной пластинке, выполняющей роль инерционного элемента. По достижении определенной температуры припой, удерживающий скобу, размягчается, скоба оттягивается пружиной и цепь разрывается. Предохранители ИП, имея значительную выдержку (при 2 /ном в течение 1,3—2,3 мин, при 7 /ном от 2 до 10 с), защищают цепи потребителей с большим пусковым током — главным образом электродвигателей, у которых /пуск = (З-т-8)/ном.
Рис. 3.8. Инерционно-плавкие предохранители
а) типа ИП б) типа ПИ
Плавкий элемент предохранителей ИП состоит из двух частей; латунной полосы 6 и припоя 7. При больших перегрузках и токах короткого замыкания перегорает латунная полоска 6, при небольших, но длительных перегрузках инерционный элемент в виде медной пластины 8 нагревается. По достижении определенной температуры припой 7, удерживающий скобу 10, размягчается, скоба оттягивается пружиной 11 и цепь разрывается.
У предохранителя серии ПИ (рис. 2.4, Б) при нагреве вставки 1 до определенной температуры припой 2 размягчается свободный конец спиральной пружины 3 выталкивает его и цепь размыкается. Инерционные предохранители в значительной мере удовлетворяют требованиям избирательности, инерционности и чувствительности защиты к небольшим перегрузкам.
Малогабаритные предохранители выпускают с визуальным наблюдением его исправности. При срабатывании такого предохранителя из его корпуса под действием пружины выскакивает кнопка.
Малогабаритные малоинерционные предохранители: ПМ-0,5; -1; -2; -7,5; -10; -15; -20; -25; -30; -40; -50; -75; -100; -125; -150. Ток перегорания предохранителя типа ПМ составляет 1,21—1,37 от номинального.
Малогабаритные инерционно-плавкие предохранители: ПИ-2, -5,-10, -20, -30, -40, -50, -75, -100, -150, -200, -250, -400. Предохранитель ПИ-400 применяется только в цепях постоянного тока.
Плавкие предохранители из-за недостатков (одноразовость действия, трудность обнаружения неисправности предохранителя и замены его в полете, непостоянство характеристик и невозможность их проверки) нередко заменяются на биметаллические автоматы защиты.
Биметаллические автоматы защиты (АЗР, АЗС и АЗФ)
объединяют в одной конструкции выключатель и защитное устройство, заменяющее предохранитель. Они имеют хорошую чувствительность и обладают быстродействием при отключении токов короткого замыкания. Их рукоятка позволяет не только управлять автоматом защиты, но и дает индикацию его состояния. Чувствительным элементом автоматов защиты является биметаллическая пластина, по которой проходит ток защищаемой цепи. Если ток больше допустимого, пластина прогибается, нажимает на узел расцепления и отключает цепь. Автоматы имеют отключение автоматическое и ручное, но включение только ручное. При автоматическом срабатывании повторное включение автомата возможно после охлаждения биметаллической пластины. Для того чтобы продолжить работу жизненно важных потребителей, повторного включения некоторых автоматов достигают принудительным удерживанием ручки во включенном положении. Автоматы АЗР, имеющие специальный механизм расцепления управления контактами, этого делать не позволяют.
Автомат защиты сети АЗС включается с помощью поворота
рычажной рукоятки. При этом пружина, помещенная внутри рукоятки, сжимается, а каретка нижним концом рычажной рукоятки перемещается, преодолевая возвратную пружину. Как только поршень рукоятки перейдет на вторую половину двуплечего рычага с подвижным контактом, под действием разжимающейся пружины он замкнет контакты. Одновременно защелка каретки попадает на зуб, приваренный к биметаллической пластине, обеспечивая удержание контактов в замкнутом положении. АЗС работает не только как автомат защиты, но и как обычный выключатель. Если рабочий ток превысит допустимое значение, то нагретая биметаллическая пластина прогнется вниз, освобождая защелку. Под действием возвратной пружины каретка переместится влево и переведет рычажную рукоятку в крайнее правое положение. Контакты разомкнутся.
Нажатие на рычажную рукоятку АЗС позволяет удерживать защищаемую цепь во включенном состоянии независимо от перегрева биметаллической пластины. Такой режим иногда используется для обеспечения включенного состояния некоторых ответственных потребителей (органов управления самолетом). Однако АЗС можно устанавливать только в цепях, безопасных в пожарном отношении.
Автомат защиты сети АЗР включается также с помощью рычажной рукоятки. При ее повороте подвижная ось,перемещаясь в прорези рычага, переводит ось вспомогательной пружины в крайнее правое положение. При этом пружина сначала сжимается, а затем выпрямляется и перебрасывает конец
рычага в в крайнее левое положение, замыкая контакты и растягивая возвратную пружину.
Автомат АЗР, так же как и АЗС, выполняет одновременно функции обычного выключателя. Но в отличие от АЗС, у которого возвратная пружина остается до срабатывания защиты в сжатом состоянии, в АЗР возвратная пружина взводится при каждом включении.
При протекании через биметаллическую пластину тока, превышающего номинальный, свободный конец ее прогнется вверх и повернет рычаг механизм;
свободного расцепления, освобождая опору рычага. Опора, выйдя из зацепления, под действием пружин повернется на оси по часовой стрелке. Одновременно конец рычага отойдет вправо, размыкая контакты. Удержать же контакты в замкнутом состоянии или вновь замкнуть их нажатием на рукоятку не удается, пока биметаллическая пластина не придет в исходное положение, т. е. пока не будет ликвидирована причина перегрузки или короткого замыкания. Это связано с тем, что рычаг механизма свободного расцепления под действием биметаллической пластины переместится и расцепится с опорой, что не позволит рычажной рукоятке замкнуть контакты. При перемещении рычажной рукоятки опора поворачивается вокруг своей оси, при этом пружина не будет деформироваться и нажимать на рычаг, замыкающий контакты.
Таким образом, АЗР не позволяет принудительно коммутировать цепь в аварийной ситуации, что дает возможность использовать его в пожароопасных цепях (например, в цепи подкачивающего электронасоса, расположенного в топливном баке).
АЗР можно включить лишь после остывания биметаллической пластинки. Разрывная мощность контактов АЗР увеличена за счет разрыва дуги в двух точках и применения металлокерамических контактов.
При перегрузке биметаллическая пластинка 4 изгибается вверх, нажимает на упор запорного рычага 7, и последний, освобождая рычаг запирающего механизма, позволяет ему повернуться под действием пружины 10 и освободить рычаги 9 и 1. Подвижные контакты 3 отбрасываются пружиной 5, разрывая электрическую цепь, а рычаг 1 перекидывается в положение «выключено». К достоинствам рассмотренных автоматов следует отнести возможность кратковременной перегрузки потребителей (допустимым при запуске электродвигателей) за счет длительности прогрева биметаллической пластинки, а также возможность многократного действия без замены деталей.
Автомат защиты сети АЗРГ, выполненный на токи 20—50 А, снабжен электромагнитным расцепителем (электромагнитной токовой отсечкой), который позволяет при увеличении тока нагрузки разрывать цепь практически мгновенно. Применение таких автоматов позволяет защитить электрические цепи от перегрузок и коротких замыканий, а также биметаллическую пластину автомата от протекания по ней больших токов короткого замыкания.
При длительном протекании тока перегрузки биметаллическая пластина, как и в АЗР, деформируется и нажимает на упор, связанный с защелкой. Защелка освобождает опорный рычаг запирающего механизма автомата. При коротком замыкании создаваемая электромагнитом магнитодвижущая сила становится больше силы пружины и якорь электромагнита, воздействуя через толкатель на биметаллическую пластину, освобождает опорный рычаг запирающего механизма АЗРГ. Автомат мгновенно разрывает цепь нагрузки. Одновременно рукоятка взвода переходит в положение ВЫКЛЮЧЕНО, что позволяет визуально определить срабатывание автомата. В автоматах типа АЗРГ используются термокомпенсаторы, позволяющие уменьшить влияние прогиба биметаллической пластины из-за изменения окружающей температуры.
В качестве аппаратов защиты сети на токи более 500 А применяются автоматы, имеющие устройства, обеспечивающие электромагнитную отсечку по току. Эти автоматы отключают цепь проводов сети при коротких замыканиях, но не могут обеспечить их защиту при перегрузках, так как они не имеют биметаллического элемента. Отсутствие биметаллического элемента делает их конструкцию более простой и, следовательно, более дешевой по сравнению с биметаллическими автоматами.
Автоматы АЗР рассчитаны на токи 6, 10, 15, 25, 30, 40, 50, 100, 200, 250 А, автоматы защиты сети АЗС — на токи 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200 и 250 А.
Широко применяют и биметаллические автоматы защиты в герметичном исполнении — АЗСГ, АЗРГ, АЗСГК и АЗРГК. (К — для установки в кабине с красным освещением). Они работают в цепи постоянного тока с напряжением до 30 В. Их номинальный ток 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 А.
Автоматы защиты сети однофазного переменного тока типов АЗФ1 и АЗФ1К рассчитаны на токи 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 и 50 А. Они предназначены для защиты электросети от токов опасных перегрузок и коротких замыканий. Эти автоматы работают в цепи переменного тока с напряжением не более 220 В частотой 360—1100 Гц. Выполнены они без свободного расцепления, т. е. автомат не срабатывает от токовых перегрузок при удержании рукоятки в положении ВКЛЮЧЕНО.
Автоматы АЗЗ устанавливают в сетях трехфазного переменного ока напряжением 208 В частотой 400 Гц. Они рассчитаны на токи 2; 3; 4; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 125 и 150 А. При коротком замыкании в одной фазе автомат, срабатывая, отключает все три фазы.
Биметаллические автоматы защиты всех типов имеют значительно большую тепловую инерцию, чем плавкие предохранители (исключая ИП), и большую чувствительность, реагируя на незначительную, но длительную перегрузку. Поэтому их применяют для защиты потребителей с большими пусковыми токами. Их достоинства: они являются аппаратами многократного действия и одновременно выполняют функции защитного аппарата и выключателя.
Недостатки: некоторая сложность их конструкции и зависимость
ампер-секундных характеристик от параметров окружающей среды.