ochrona nadprądowa w systemach zasilania prądem przemiennym

zapoznaj się z ochroną nadprądową i OCPDs (overcurrent protection devices).

w tym artykule omówimy rodzaje nadprądowych, jakie są nadprądowe urządzenia zabezpieczające i ich miejsce w obwodzie elektrycznym.

typy nadprądowe

trzy główne kategorie lub typy nadprądowe to przeciążenie, zwarcie i uszkodzenie gruntu.

przeciążenie nadprądowe

przeciążenie nadprądowe samo się definiuje: Każdy prąd przekraczający prąd obciążenia znamionowego jest w efekcie przeciążeniem. Przeciążenie występuje, gdy obwód elektryczny, czy to przez oryginalną konstrukcję nowego obwodu, czy przez modyfikację istniejącego obwodu, jest wymagany do przenoszenia prądu obciążenia przekraczającego znamionową ampacity obciążenia przewodów obwodu.

na przykład obwód rozgałęzienia 20 amp jest modyfikowany za pomocą dodatkowej lampy, która zwiększa prąd obciążenia do 22 amperów: byłoby to przeciążenie obwodu.

Warunki przeciążenia mogą wystąpić na poziomie serwisu, podajnika lub odgałęzienia systemu dystrybucji energii elektrycznej w budynku.

przeciążenie elektryczne występuje również, gdy silnik jest przeciążony mechanicznie. Może to być spowodowane nadmiernym tarciem wewnątrz wewnętrznych powierzchni łożysk, nadmiernym ciepłem (z powodu wysokiej temperatury otoczenia lub innej awarii) lub wiązaniem lub innym przeciążeniem mechanicznym w sprzęcie eksploatacyjnym, który napędza. Przeciążenie to kontrolowana sytuacja nadprądowa, Zwykle o niskiej wielkości.

zwarcie nadprądowe

prądy zwarciowe (a także prądy zwarciowe, które dotkniemy dalej) to nadprądy zwarciowe o dużej wielkości, które w efekcie stawiają niską rezystancję równolegle z impedancją podłączonego obciążenia. Zwarcie nadprądowe zwykle wiąże się z przypadkowym połączeniem krzyżowym co najmniej dwóch przewodów obwodowych (zasilania i powrotu). Powoduje to powstanie zwarcia na uzwojeniu transformatora zasilającego.

rysunki 1 i 2 przedstawiają bardziej powszechne dostawy transformatorów do konstrukcji.

Rysunek 1 to rysunek jednofazowego zasilacza prądu przemiennego, 3-przewodowego, 120/240 V do budynku, takiego jak dom lub mały zakład przemysłowy). Pojedyncze uzwojenie pierwotne w transformatorze dostarcza (przez indukcję) dwa uzwojenia 120-woltowe połączone szeregowo w wtórnym. Obciążenie urządzeń użytkowych będzie działać przy napięciu 240 V Po podłączeniu między dwoma końcami dwóch połączonych szeregowo uzwojeń 120 V. Obciążenie urządzeń użytkowych będzie działać przy napięciu 120 V, gdy zostanie podłączone między dwoma końcami dwóch uzwojeń 120-woltowych połączonych szeregowo a trzecim przewodem wspólnym dla dwóch uzwojeń (patrz rysunek 1).

Rysunek 1. Relacje napięciowe trzech linii zasilających z wtórnego jednofazowego transformatora prądu przemiennego

trójfazowy system dystrybucji energii elektrycznej prądu przemiennego, jak pokazano na rysunku 2, Zwykle będzie miał wyższą wartość nadprądu zwarciowego, ponieważ zwarcie zwykle obejmuje więcej niż jedno uzwojenie transformatora prądu przemiennego.

Rysunek 2. Relacje napięciowe czterech linii zasilających z wtórnego trójfazowego transformatora zasilającego AC komercyjnego lub przemysłowego

nadprądowe uszkodzenie uziemienia

nadprądowe uszkodzenie uziemienia jest również stanem zwarciowym, który zwykle wpływa tylko na jeden z przewodów obwodu i uziemioną metalową bieżnię lub obudowę sprzętu do dystrybucji lub wykorzystania energii elektrycznej.

nadprądowe uszkodzenie gruntu może wystąpić tylko wtedy, gdy system dystrybucji energii elektrycznej budynku lub konstrukcji jest powiązany z ziemią. „Uziemienie referencyjne” wymaga wspólnego połączenia jednego końca jednego lub więcej jednofazowych uzwojeń transformatora prądu przemiennego (konfiguracja transformatora wye) z układem uziemienia-elektrody, tworząc zarówno uziemione, jak i uziemione przewody obwodu/zasilania.

wielkość nadprądu zwarciowego jest zwykle mniejsza niż wielkość nadprądu zwarciowego dostępnego z tego samego transformatora. Zwarcie może przebiegać przez dwa lub więcej jednofazowych uzwojeń prądu przemiennego transformatora. Nadprąd uziemienia zwykle dotyczy tylko jednego jednofazowego uzwojenia prądu przemiennego w transformatorze dostarczającym moc do stanu uszkodzonego.

zarówno prądy zwarciowe, jak i zwarciowe są nadmiernymi prądami o dużej wielkości spowodowanymi przypadkowym równoległym połączeniem o niskiej rezystancji z połączoną rezystancją obciążenia. Bez jakiejś formy zabezpieczenia nadprądowego instalowanego szeregowo z przewodami obwodu, jedynym ograniczeniem nadprądu usterki jest Rezystancja przewodu i ilość mocy dostępnej z transformatora.

Zabezpieczenie Nadprądowe

jak pokazano na fig.3, pełne zabezpieczenie nadprądowe przewodów i podłączonego obciążenia może być zapewnione wyłącznie przez bezpiecznik lub wyłącznik instalowany w miejscu, z którego pochodzi Obwód (lub gdzie otrzymuje jego zasilanie).

jeśli OCPD znajduje się za zasilaniem, zabezpieczenie nadprądowe jest technicznie podzielone na zabezpieczenie przed zwarciem, Zabezpieczenie przed uszkodzeniem gruntu znajdujące się przed prądem, a także oddzielne zabezpieczenie przed przeciążeniem znajdujące się za prądem. Bezpieczniki lub wyłączniki umieszczone poniżej zapewniają pełną ochronę nadprądową dla wszelkich obwodów lub urządzeń znajdujących się po stronie obciążenia, zapewniając jednocześnie ochronę przed przeciążeniem tylko dla obwodu po stronie linii lub zasilania.

Rysunek 3. Dzielone zabezpieczenie nadprądowe dla obwodu transformatora

forma i funkcja zabezpieczeń nadprądowych

istnieją trzy główne elementy obwodu elektrycznego: źródło zasilania, obciążenie i połączenie między nimi.

te trzy główne elementy są uzupełnione o środki kontroli włączania/wyłączania i środki kontroli granicznej. Oba typy sterowania ograniczają ilość prądu, który może płynąć w obwodzie. Sposób włączania / wyłączania jest zwykle w postaci przełącznika (ręcznego, automatycznego, elektronicznego lub elektromechanicznego). Środek kontroli granicznej jest zwykle nadprądowym urządzeniem zabezpieczającym, które na poziomie dystrybucji energii elektrycznej jest bezpiecznikiem lub wyłącznikiem (jak pokazano na rysunku 4).

Rysunek 4. Urządzenia zabezpieczające nadprądowe

jak pokazano na rysunku 5, system dystrybucji energii elektrycznej w budynku lub innej konstrukcji ma trzy główne klasyfikacje: serwis, obwody zasilające i obwody odgałęźne.

ogólnie rzecz biorąc, przewody wszystkich tych obwodów muszą być wyposażone w środki ochrony nadprądowej w miejscu, w którym otrzymują zasilanie elektryczne. Urządzenie OCPD musi być zainstalowane zgodnie z wymaganiami Krajowego Kodeksu elektrycznego. Zarówno przewody, jak i podłączone do nich obciążenie muszą być chronione przy prawidłowym natężeniu prądu.

Rysunek 5. System dystrybucji energii elektrycznej w budynku

znamionowa amplitudy przewodów, prąd pełnego obciążenia podłączonego obciążenia oraz rozmiar lub ocena obciążenia OCPD są ze sobą powiązane. Prąd znamionowy pełnego obciążenia podłączonego obciążenia określa rozmiar (według znamionowej amplitudy) przewodów zasilających i ocenę lub ustawienie OCPD.

z tego samego powodu ocena lub ustawienie OCPD i znamionowa ampacity przewodów obwodu dyktują maksymalny prąd pełnego obciążenia, który może być dostarczony z obwodu serwisowego, podajnika lub oddziału. Każda wielkość prądu, która jest większa niż znamionowa ampacity przewodów transportowych lub prąd znamionowego obciążenia urządzeń elektrycznych-takich jak oprawy oświetleniowe, silniki lub transformatory—jest opisana jako nadprąd.

podstawowym celem zabezpieczenia nadprądowego obwodu (bezpiecznik, wyłącznik lub inny typ urządzenia ograniczającego prąd) jest ograniczenie temperatury przewodów obwodu do wartości, która nie uszkodzi przewodów ani ich izolacji. Osiąga się to poprzez ograniczenie ilości (wartości) prądu, który przewody są wymagane do przenoszenia. Ochrona przewodów obwodu przed przegrzaniem poprzez ograniczenie ilości prądu, który przewodniki są wymagane do przenoszenia, z natury chroni dostarczony sprzęt do dystrybucji i wykorzystania energii elektrycznej (podłączone obciążenie) przed skutkami nadprądu.