6.4. Требования к аппаратам защиты
Каждый провод имеет сечение, которое соответствует мощности запитываемых от него потребителей. Для защиты проводов от перегрузки и последующего перегрева, последствий, связанных с короткими замыканиями и перегрузками электрические сети снабжаются защитой, которая автоматически отключает поврежденные участки, чем обеспечивается нормальная работа остальной сети. Чтобы защита полностью удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям, она должна обладать:
- избирательностью (селективностью) действия;
- быстродействием;
- высокой чувствительностью и высокой надежностью работы;
- стабильностью характеристик;
- простотой устройства;
- в необходимых случаях инерционностью действия.
Под избирательностью защиты понимают её способность отключать только поврежденный участок сети или поврежденный элемент. При этом остальная сеть должна работать без изменений.. Для примера избирательности защиты приведён рис. 6.5. При коротком замыкании в указанной точке срабатывает лишь предохранитель Пр.4 и отключает повреждённый участок от остальной сети.
В случае отказа предохранителя Пр.4 должен сработать предохранитель Пр.2, но при этом обесточатся и потребители, получающие электропитание через предохранитель Пр.3. В случае же отказа и Пр.2 должен сработать предохранитель Пр.1., но при этом обесточатся все потребители данного генератора.
Указанная последовательность срабатывания защиты может быть достигнута только тогда, когда соответствующим образом подобраны выдержки времени их срабатывания.
Рис. 6.5. Пример избирательности защиты
Под быстродействием защиты понимают минимальное время срабатывания при возникновении аварийного режима. Быстродействие позволяет при коротких замыканиях уменьшить влияние изменения напряжения в сети на работу потребителей, уменьшить размеры разрушения участков сети и предотвратить в ряде случаев потерю устойчивости всей системы электроснабжения.
Высокая чувствительность и высокая надёжность в работе означает, что защита должна реагировать на аварийные режимы в самом начале их появления и в тоже время не должна реагировать на случайные отклонения параметров сети. При этом в случае короткого замыкания отключение должно происходить без повреждений сети.
Стабильность характеристик — это способность защиты сохранять свои характеристики при изменении условий окружающей среды и времени работы.
Инерционность действия защиты означает, что она не реагирует на кратковременные броски тока, как это, например, имеет место при пуске электродвигателей.
6.5. Аппараты защиты, используемые на воздушных судах
В качестве аппаратов защиты на самолетах и вертолетах применяют плавкие предохранители и автоматы защиты следующих серий: СП, ТП, ИП, АЗС, АЗР и АЗФ, Аз3.
Плавкие предохранители серии СП (рис. 13.3) выпускаются на токи: 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 40 А в малогабаритном исполнении с плавкой вставкой, запаянной в стеклянной трубке; материалом для плавких
Рис. 6.6. Стеклянный плавкий предохранитель
1 – стеклянная трубка; 2 – плавкая вставка; 3 – колпачок.
вставок служит:
- до 5 А — медная проволока,
- 5—10 А — серебряная калиброванная проволока,
- 15—40 А — цинковая калиброванная пластинка.
Плавкие предохранители серии ТП (тугоплавкие предохранители) рассчитаны на номинальные токи 200, 400, 600 и 900 А. Плавкая вставка у этих предохранителей изготовляется из меди. Как правило, используются в цепях мощных электродвигателей, например в цепях питания стартёр-генераторов.
Плавкие предохранители серии ИП (инерционные) выпускаются на номинальные токи от 5 до 250 А. Эти предохранители имеют сравнительно сложную конструкцию, которая позволяет использовать их для защиты элементов электрооборудования с большими значениями пускового тока, когда при превышении тока происходит перегорание калиброванной пластины из латуни. А при относительно небольших, но длительных перегрузках, происходит расплавление легкоплавкого сплава и выдергивание запорной скобы, что приводит к разрыву электрической цепи пружиной.
Значительная тепловая инерционность ИП позволяет использовать их для защиты потребителей от перегрузок и коротких замыканий с меняющейся во времени нагрузкой (например, электродвигатели), в то время как все остальные серии плавких предохранителей обеспечивают защиту лишь от коротких замыканий.
Плавкие предохранители серии МП - малогабаритные предохранители с визуальным наблюдением. В корпусе предохранителя, готового к работе, утоплена кнопка в форме цилиндра, которая фиксируется с помощью калиброванной плавкой нити. При перегорании нити кнопка расфиксируется и под действием пружины выскакивает из его корпуса, что является сигналом о срабатывании предохранителя. Вновь кнопка в корпусе не утапливается, предохранитель подлежит замене.
Автоматы защиты
Наряду с плавкими предохранителями широко применяются автоматы защиты, что объясняется рядом существенных преимуществ, к которым относятся:
- возможность визуального определения состояния автомата (включенного или выключенного);
- многократность действия;
- лучшие характеристики по сравнению с плавкими предохранителями;
- простота повторного включения автомата и возможность проверки характеристик в процессе эксплуатации.
Чувствительным элементом всех тепловых автоматов защиты является биметаллическая пластинка, связанная конструктивно с выключающим механизмом. Срабатывание автомата происходит в момент, когда пластинка достигает определенной величины прогиба, пропорционального температуре нагрева, а последняя зависит от величины и длительности прохождения тока. В сетях постоянного тока наибольшее распространение получили автоматы типа АЗС и АЗР на номинальные, токи от 5 до 250 А. Все автоматы защиты имеют обозначение, которое состоит из буквенного или буквенно-цифрового обозначения типа автомата и номинального тока.
Например:
АЗ3-20(Аз3-20) – автомат защиты трёхполюсный (трёхфазный) на номинальный ток 20 Ампер.
В полёте, после срабатывания автомата защиты любого типа, экипаж имеет право один раз включить его для восстановления электропитания соответствующих потребителей. При «выбивании» автомата защиты повторное включение ЗАПРЕЩАЕТСЯ!
Автомат защиты типа АЗС (автомат защиты сети (самолетный) имеет ручное включение и возможность как ручного, так и автоматического (под действием тока перегрузки) выключения, поэтому используется не только как аппарат защиты, но и в качестве выключателя.
Bсe автоматы типа АЗС выполняются по единой кинематической и электрической схеме в одинаковых габаритах и отличаются лишь параметрами биметаллической пластины и токами срабатывания.
Автомат защиты типа АЗР (автомат защиты со свободным расцеплением) имеет относительно простую и надежную конструкцию, обладающую высокой стойкостью к воздействию вибраций, толчков, ударов и др. Особенностью этих автоматов защиты является то, что пока биметаллическая пластинка не остынет и не возвратится в первоначальное положение, включающий рычаг не войдет в зацепление с ответной частью и включить автомат, т. е. замкнуть его контакты, невозможно. Таким образом, автомат защиты со свободным расцеплением отключает при перегрузках и коротких замыканиях защищаемую сеть независимо от положения рукоятки.
Эти автоматы обладают высокой разрывной мощностью контактов и хорошо работают в сетях с большими токами.
Для обеспечения более высокой надёжности при эксплуатации самолётов и вертолётов в условиях высокой влажности воздуха автоматы защиты типа АЗС и АЗР герметизируют. Герметизированные автоматы защиты имеют обозначение АЗСГ и АЗРГ.
Для систем переменного тока разработаны автоматы защиты фазы типа АЗФ и АЗФМ (малоинерционный), а также трёхполюсные (трёхфазные) автоматы защиты
АЗ3 (автомат защиты трёхполюсный).
Автоматы АЗФ и АЗФМ используют в фазных проводах, в том числе для защиты трёх фаз особо важных устройств. Трёхфазные автоматы используют только в трёхфазных сетях, при этом срабатывание автомата и отключение соответствующего участка сети происходит при превышении допустимого тока в любой из фаз.
На самолётах и вертолётах последнего поколения для более плотной установки автоматов защиты на панелях и пультах кабины экипажа используются малогабаритные кнопочные автоматы защиты постоянного и переменного тока. Автомат состоит из корпуса прямоугольной формы и цилиндрической кнопки, которая при включении автомата утапливается в корпусе. При срабатывании автомата пружина выдвигает кнопку из корпуса, становится видным кольцо белого цвета, расположенное по окружности цилиндра, образующего кнопку. Для ручного отключения автомата необходимо вытянуть кнопку на себя, чтобы стало видимым белое кольцо на ней.