К аппаратам защиты относятся предохранители с плавкой вставкой, тепловые реле и автоматические выключатели.
Предохранители с плавкой вставкой применяют в схемах управления электроприводом для автоматического отключения электродвигателей напряжением до 1000 В при появлении токов короткого замыкания и цепей управления при их замыкании на землю. На рис. 22, а изображен предохранитель трубчатого типа, состоящий из изоляционной плиты 1, губок 2 и патрона 4 с контактными. ножами 3. Внутри патрона помещена вставка 5 из легкоплавкого материала, соединенная с контактными ножами. При прохождении через предохранитель тока силой больше номинального тока плавкой вставки последняя расплавляется (перегорает) и прерывает электрическую цепь. Кроме трубчатых имеются и другие типы предохранителей, основанные на этом принципе — насыпные, пластинчатые, пробочные. Плавкую вставку предохранителя выбирают с таким расчетом, чтобы она не перегорала и не отключала электродвигатель при пусковых токах и нормальных эксплуатационных перегрузках. Для асинхронных короткозамкнутых электродвигателей ток плавкой вставки выбирают по формуле
где Iпуск — пусковой ток электродвигателя; k — коэффициент, зависящий от частоты и длительности пуска. При небольшой частоте и длительности пуска до 5 с k = 2,5 (например, для электродвигателей насосов); при большой частоте и длительности пуска 6= 1,6:2 (например, для двигателей кранов). Для электродвигателей переменного тока с контактными кольцами и двигателей постоянного тока
(39
где Iном — номинальный ток электродвигателя.
Тепловое реле (рис. 22,б) применяют в магнитных пускателях для защиты электродвигателей от перегрузок. Конструктивно тепловые реле разных типов отличаются друг от друга, но в основном они состоят из термоэлемента 1, нихромового нагревателя 2 и шарнирного устройства 5 с пружиной, включающего или отключающего контакты 7 цепи управления. Термоэлемент представляет собой биметаллическую пластину, состоящую из двух жестко скрепленных полосок из материалов с разными коэффициентами расширения. При прохождении тока нагрузки по нагревателю 2 он нагревается и в свою очередь нагревает находящийся около него термоэлемент 1. Биметаллическая пластина термоэлемента от нагрева изгибается в сторону полоски, имеющей меньший коэффициент расширения, и освобождает рычаг шарнирного устройства 5. Последний под действием своей пружины поворачивается вокруг оси и размыкает или замыкает контакты цепи управления электродвигателем. Нажатием кнопки 3 на упор 6 реле после срабатывания возвращается в исходное положение. Пружина 4 служит для самовозврата кнопки.
Рис. 23. Автоматические выключатели
Тепловые реле изготовляют однополюсные типа ТРП с номинальным током термоэлемента от 1 до 600 А и двухполюсные типа ТРН с номинальным током термоэлемента от 0,38 до 40 А. Реле обоих типов снабжены регулятором тока уставки. Номинальный ток термоэлемента выбирают так, чтобы максимальный ток продолжительного режима был не менее номинального тока защищаемого электродвигателя, а ток уставки реле был равен или несколько больше (до 5%) номинального тока электродвигателя.
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для отключения электродвигателей при токах перегрузки и токах короткого замыкания в сетях переменного тока напряжением 380 В и постоянного тока напряжением 220 В. Защитное действие автоматов отличается от защитного действия предохранителей с плавкой вставкой тем, что при появлении токов перегрузки или короткого замыкания в одной фазе автоматы отключают все три фазы питающей линии, а при защите предохранителями отключается только та фаза, в которой перегорел предохранитель. В последнем случае электродвигатель продолжает работать на двух фазах, что может вызвать его повреждение.
Автоматические выключатели АП-50 (рис. 23, а) изготовляют в двух- и трехполюсном исполнении, с расцепителями на токи от 1,6 до 50 А или без расцепителей.
Расцепители могут иметь:
тепловой элемент защиты от токов перегрузки, срабатывающий с обратно зависимой от тока нагрузки выдержкой времени при перегрузках; тепловой элемент допускает регулировку тока уставки в пределах (0,65—1) Iном;
электромагнитный элемент защиты от токов короткого замыкания, срабатывающий мгновенно при токах, превышающих номинальный ток в 6,5—7 раз;
комбинированную защиту, состоящую из теплового и электромагнитного элементов.
В корпус автомата АП-50 встроены кнопки «Пуск» и «Стоп». По положению кнопки «Пуск» можно судить о том, включен или отключен автомат: при включенном
положении кнопка утоплена, при отключенном — выступает из крышки автомата.
Автоматические выключатели А3700 предназначены для защиты от токов перегрузки, токов короткого замыкания и недопустимых снижений напряжения, а также для нечастых коммутаций и пуска асинхронных короткозамкнутых электродвигателей в сетях напряжением до 660 В. Автоматы А3700 изготовляют на номинальные токи 160, 250, 400 и 630 А, с максимальной токовой защитой, отключающей электродвигатель при токах перегрузки и токах короткого замыкания, с расцепителями на полупроводниковых и электромагнитных элементах. Все автоматические выключатели А3700 выпускают как в стационарном, так и в выдвижном исполнении.
Автоматические выключатели А3100 (рис. 23, б) имеют то же назначение, что и автоматы А3700, изготовляются одно-, двух- и трехполюсными на номинальный ток 50 А с тепловым расцепителем; двух- и трехполюсные на номинальные токи 100, 200 и 600 А с комбинированным расцепителем, имеющим тепловой и электромагнитный элементы (защита от перегрузки и токов короткого замыкания) или только с электромагнитным элементом, выполняющим мгновенное отключение автомата при токах больше тока уставки (10 Iном). Расцепители автоматов А3100 не имеют регулировки уставки тока.
Автоматические выключатели АВМ изготовляют в открытом исполнении на номинальные токи 400, 1000, 1500 и 2000 А.
Автоматы снабжены регулируемыми расцепителями следующих типов: мгновенного действия, отключающим автомат без выдержки времени, как только ток нагрузки превысит ток уставки расцепителя; с часовым механизмом, отключающим автомат с обратно зависимой от тока выдержкой времени и мгновенно при коротких замыканиях; с часовым механизмом и селективной приставкой, отключающими автомат при перегрузках с обратно зависимой от тока выдержкой времени, а при коротких замыканиях — с независимой от тока выдержкой времени. Селективные приставки могут поставляться на выдержки времени 0,25; 0,4 или 0,6 с. При необходимости в автоматы АВМ можно встраивать добавочные расцепители; независимый, с питанием от постороннего источника тока и минимального напряжения отключающий автомат при понижении напряжения в питающей сети до 0,4 Uном. Автоматы, поставляются как с ручным управлением (рычагом или рукояткой), так и с дистанционным управлением (электромагнитным или электродвигательным приводом). На рис. 23, в изображен автомат АВМ со следующими основными элементами: коммутатором 1, механическим замедлителем расцепления 2 в автоматах с рукояткой, кнопкой отключения 3 в автоматах с рукояткой, расцепителем минимального напряжения 4; независимым расцепителем 5.
