túláramvédelem váltakozó áramú rendszerekben

bevezetés a túláramvédelemhez és az OCPD-khez (túláramvédő eszközök).

ebben a cikkben kitérünk a túláram típusaira, a túláramvédő eszközökre, valamint azok helyére az elektromos áramkörben.

A túláram típusai

a túláram három fő kategóriája vagy típusa a túlterhelés, a rövidzárlat és a földhiba.

túlterhelés túláram

túlterhelés túláram önmeghatározó: A névleges terhelési áramot meghaladó bármely áram valójában túlterhelés. Túlterhelés akkor fordul elő, amikor egy elektromos áramkör, akár egy új áramkör eredeti kialakításával, akár egy meglévő áramkör módosításával, az áramkörvezetők névleges terhelési erősségét meghaladó terhelési áram továbbítására van szükség.

például egy 20 amperes elágazó áramkört egy további lámpával módosítanak, amely a terhelési áramot 22 amperre növeli: ez áramköri túlterhelés lenne.

túlterhelési körülmények fordulhatnak elő az épület elektromos áramelosztó rendszerének szolgáltatási, adagoló vagy elágazó áramköri szintjén.

elektromos túlterhelés túláram akkor is előfordul, ha a motor mechanikusan túlterhelt. Ennek oka lehet a belső csapágyfelületeken belüli túlzott súrlódás, a túlzott hő (magas környezeti hőmérséklet vagy más meghibásodás miatt), vagy az általa meghajtott hasznosító berendezés kötése vagy más mechanikai túlterhelése. A túlterhelés ellenőrzött túláram helyzet, általában alacsony nagyságrendű.

rövidzárlati túláram

a rövidzárlati áramok (valamint a földhiba-áramok, amelyeket legközelebb érintünk) nagy nagyságrendű hiba-túláramok, amelyek valójában alacsony ellenállást helyeznek el a csatlakoztatott terhelés(ek) impedanciájával párhuzamosan. A rövidzárlati túláram általában legalább két áramköri vezető (tápellátás és visszavezetés) véletlen keresztkötését jelenti. Ez rövidzárlatot okoz a táptranszformátor tekercsén.

az 1.és 2. ábra a szerkezet leggyakoribb transzformátorellátását mutatja be.

az 1. ábra egyfázisú váltakozó áramú, 3 vezetékes, 120/240 voltos tápellátás rajza egy épülethez, például otthonhoz vagy kis ipari létesítményhez). A transzformátor egyetlen primer tekercse (indukcióval) két 120 voltos tekercset vezet be sorba a szekunder. A hasznosítási berendezés terhelése 240 Volton fog működni, ha a két sorozathoz csatlakoztatott 120 voltos tekercs két vége között csatlakozik. A hasznosítási berendezés terhelése 120 Volton fog működni, ha a két sorozathoz csatlakoztatott 120 voltos tekercs mindkét vége és a két tekercs által megosztott harmadik vezeték között csatlakozik (lásd az 1.ábrát).

1. ábra. Feszültség kapcsolatok a három tápvezetékek a másodlagos egy egyfázisú AC lakossági szolgáltatás teljesítmény transzformátor

egy háromfázisú AC elektromos áramelosztó rendszer, amint az a 2. ábrán látható, általában nagyobb értéke rövidzárlat túláram, mert a rövid általában magában több mint egy egyfázisú AC transzformátor tekercselés.

2. ábra. Feszültség kapcsolatok a négy tápvezetékek a másodlagos egy háromfázisú AC kereskedelmi vagy ipari Szolgáltatás teljesítmény transzformátor

Földhiba túláram

Földhiba túláram is egy rövidzárlat állapot, amely általában érinti csak az egyik áramkör vezetékek és a földelt fém versenypálya vagy elektromos elosztó vagy hasznosítása berendezés burkolat.

Földhibás túláram csak akkor fordulhat elő, ha az épület vagy szerkezet villamos energiaelosztó rendszere földhöz van kötve. A “referencia földelés” megköveteli az egyfázisú váltakozó áramú transzformátor tekercsek (wye transzformátor konfiguráció) egy vagy több végének közös csatlakoztatását egy földelő-elektróda rendszerhez, mind földelt, mind földeletlen áramkör/tápvezeték létrehozásával.

a földhibás túláram nagysága általában kisebb, mint az ugyanazon transzformátorból elérhető rövidzárlati túláram nagysága. A rövidzárlat lehet az egész két vagy több transzformátor egyfázisú AC tekercsek. A földhibás túláram általában csak egy egyfázisú váltakozó áramú tekercset érint a transzformátorban, amely a hibás állapotot táplálja.

mind a rövidzárlati, mind a földzárlati áramok nagy nagyságú túláramok, amelyeket a csatlakoztatott terhelési ellenállással való véletlen alacsony ellenállású párhuzamos csatlakozás okoz. Az áramköri vezetőkkel sorba szerelt túláramvédő eszköz nélkül a hiba túláramának egyetlen határa a vezető ellenállása és a transzformátorból rendelkezésre álló teljesítmény mennyisége.

túláramvédelem

amint azt a 3. ábra mutatja, a vezetékek és a csatlakoztatott terhelés teljes túláramvédelmét csak az áramkör eredetének (vagy ellátásának) helyén elhelyezett biztosíték vagy megszakító biztosíthatja.

ha EGY OCPD a tápellátástól lefelé helyezkedik el, a túláramvédelem technikailag fel van osztva rövidzárlat elleni védelemmel, földzárlat elleni védelemmel, valamint külön túlterhelés elleni védelemmel. A folyásirányban elhelyezkedő biztosítékok vagy megszakítók teljes túláramvédelmet biztosítanak a terhelési oldalukon elhelyezkedő áramkörök vagy berendezések számára, miközben csak túlterhelés elleni védelmet nyújtanak a vonal – vagy tápoldali áramkörük számára.

3. ábra. Osztott túláramvédelem transzformátor áramkörhöz

A túláramvédő eszközök formája és funkciója

az elektromos áramkörnek három fő összetevője van: áramforrás, terhelés és a kettő közötti kapcsolat.

ez a három fő összetevő kiegészül egy be – /kikapcsoló és egy határérték-szabályozó eszközzel. Mindkét típusú vezérlés korlátozza az áramkörben áramló áram mennyiségét. A Be/Ki vezérlés általában kapcsoló formájában történik (kézi, automatikus, elektronikus vagy elektromechanikus). A határszabályozás eszköze általában egy túláramvédő eszköz, amely az elektromos áramelosztás szintjén biztosíték vagy megszakító (a 4.ábrán látható módon).

4. ábra. Túláramvédelmi eszközök

amint az 5. ábrán látható, az épületen vagy más szerkezeten belüli villamosenergia-elosztó rendszernek három fő osztályozása van: a szolgáltatás, az adagoló áramkörök és az elágazó áramkörök.

általában ezen áramkörök vezetőit túláramvédelmi eszközzel kell ellátni azon a ponton, ahol áramellátásukat megkapják. Az OCPD-t a Nemzeti Elektromos kódex követelményeinek megfelelően kell felszerelni. Mind a vezetékeket, mind a csatlakoztatott terhelést megfelelő áramerősséggel kell védeni.

5. ábra. Az épületen belüli villamosenergia-elosztó rendszer

a vezetékek névleges áramerőssége, a csatlakoztatott terhelés teljes terhelési áramértéke, valamint az OCPD mérete vagy terhelési besorolása összefügg egymással. A csatlakoztatott terhelés teljes terhelési áramerőssége határozza meg a tápvezetékek méretét (Névleges áramerősség alapján), valamint az OCPD besorolását vagy beállítását.

ugyanezen az alapon az OCPD besorolása vagy beállítása, valamint az áramköri vezetők névleges áramerőssége határozza meg a maximális teljes terhelésű áramot, amelyet a szerviz, az adagoló vagy az elágazó áramkör szolgáltathat. Minden olyan áramnagyságot, amely nagyobb, mint a szállítóvezetékek névleges áramerőssége vagy az elektromos hasznosító berendezések-például világítótestek, motorok vagy transzformátorok—névleges terhelési áramát túláramként írják le.

az áramköri túláramvédő eszköz (biztosíték, megszakító vagy más típusú áramkorlátozó eszköz) elsődleges célja az áramköri vezetők hőmérsékletének olyan értékre korlátozása, amely nem károsítja a vezetőket vagy azok szigetelését. Ezt úgy érjük el, hogy korlátozzuk az áram mennyiségét (értékét), amelyet a vezetőknek továbbítaniuk kell. Az áramköri vezetők túlmelegedés elleni védelme az áram mennyiségének korlátozásával, amelyet a vezetőknek továbbítaniuk kell, természeténél fogva védi a szállított elektromos elosztó és hasznosító berendezéseket (a csatlakoztatott terhelést) a túláram hatásaitól.