protecție la supracurent în sistemele de alimentare cu curent alternativ

obțineți o introducere în protecția la supracurent și OCPD (dispozitive de protecție la supracurent).

în acest articol, vom acoperi tipurile de supracurent, ce dispozitive de protecție la supracurent sunt și locul lor într-un circuit electric.

tipuri de supracurent

cele trei categorii majore sau tipuri de supracurent sunt suprasarcina, scurtcircuitul și defecțiunea la masă.

suprasarcină supracurent

suprasarcină supracurent este auto-definitorie: Orice curent care depășește curentul de sarcină nominală este, de fapt, o suprasarcină. O suprasarcină apare atunci când un circuit electric, fie prin proiectarea originală a unui nou circuit, fie prin modificarea unui circuit existent, este necesar pentru a transmite curentul de sarcină care depășește ampacitatea sarcinii nominale a conductorilor circuitului.

de exemplu, un circuit de ramură de 20 amperi este modificat cu o lampă suplimentară, care crește curentul de sarcină la 22 amperi: aceasta ar fi o supraîncărcare a circuitului.

condițiile de suprasarcină pot apărea la nivelul serviciului, alimentatorului sau circuitului de ramură al sistemului de distribuție a energiei electrice al unei clădiri.

un supracurent de suprasarcină electrică apare și atunci când un motor este supraîncărcat mecanic. Acest lucru poate fi cauzat de excesul de frecare în interiorul suprafețelor sale interne de rulment, de excesul de căldură (datorită temperaturii ambiante ridicate sau a unei alte defecțiuni) sau de legarea sau de o altă suprasarcină Mecanică în echipamentul de utilizare pe care îl conduce. Suprasarcina este o situație de supracurent controlată, în mod normal de mică magnitudine.

supracurent de scurtcircuit

curenții de scurtcircuit (precum și curenții de avarie la sol, pe care îi vom atinge în continuare) sunt supracurenți de avarie de mare magnitudine care, de fapt, plasează o rezistență scăzută în paralel cu impedanța sarcinii(sarcinilor) conectate. Supracurentul de scurtcircuit implică în mod normal o conexiune încrucișată accidentală a cel puțin doi conductori de circuit (alimentare și retur). Aceasta plasează un scurtcircuit peste înfășurarea transformatorului de alimentare.

Figurile 1 și 2 reprezintă cele mai comune surse de transformator pentru o structură.

Figura 1 este desenul unei alimentări monofazate AC, 3 fire, 120/240 volți către o clădire, cum ar fi o casă sau o mică instalație industrială). O singură înfășurare primară în transformator furnizează (prin inducție) două înfășurări de 120 volți cablate în serie în secundar. O sarcină a echipamentului de utilizare va funcționa la 240 volți atunci când este conectată între cele două capete ale celor două înfășurări de 120 volți conectate în serie. O sarcină a echipamentului de utilizare va funcționa la 120 volți atunci când este conectată între fiecare capăt al celor două înfășurări de 120 volți conectate în serie și al treilea fir împărțit de cele două înfășurări (vezi Figura 1).

Figura 1. Relațiile de tensiune ale celor trei linii de alimentare de la secundarul unui transformator de putere monofazat pentru servicii rezidențiale de curent alternativ

un sistem trifazat de distribuție a energiei electrice de curent alternativ, așa cum se arată în Figura 2, va avea în mod normal o valoare mai mare a supracurentului de scurtcircuit, deoarece scurtcircuitul va implica în mod normal mai mult de o înfășurare monofazată a transformatorului de curent alternativ.

Figura 2. Relațiile de tensiune ale celor patru linii de alimentare de la secundarul unui transformator de putere comercial sau industrial trifazat de curent alternativ

supracurent la sol

supracurent la sol este, de asemenea, o condiție de scurtcircuit care afectează în mod normal doar unul dintre conductorii circuitului și circuitul metalic împământat sau carcasa echipamentului electric de distribuție sau utilizare.

supracurentul de la sol poate apărea numai dacă sistemul de distribuție a energiei electrice al clădirii sau structurii este referit la pământ. „Împământarea de referință” necesită conectarea comună a unui capăt al uneia sau mai multor înfășurări monofazate ale transformatorului de curent alternativ (configurația transformatorului wye) la un sistem de împământare-electrod, creând atât conductori de circuit/alimentare împământați, cât și neîntemeiați.

magnitudinea supracurentului defect la sol este în mod normal mai mică decât magnitudinea supracurentului de scurtcircuit disponibil de la același transformator. Scurtcircuitul poate fi peste două sau mai multe înfășurări de curent alternativ monofazate ale transformatorului. Supracurentul de la sol afectează în mod normal o singură înfășurare monofazată de curent alternativ în transformatorul care alimentează starea defectuoasă.

atât curenții de scurtcircuit, cât și curenții de avarie la masă sunt supracurenți de mare magnitudine cauzate de o conexiune paralelă accidentală cu rezistență scăzută la rezistența la sarcină conectată. Fără o formă de dispozitiv de protecție la supracurent instalat în serie cu conductorii circuitului, singura limită a supracurentului defect este rezistența conductorului și cantitatea de putere disponibilă de la transformator.

protecție la supracurent

așa cum se arată în Figura 3, protecția completă la supracurent pentru conductori și sarcina conectată poate fi asigurată numai de o siguranță sau un întrerupător instalat în punctul de origine al circuitului (sau de unde își primește alimentarea).

în cazul în care un OCPD este situat în aval de alimentare, protecția la supracurent este subdivizată din punct de vedere tehnic cu o protecție la scurtcircuit, la sol, situată în amonte, precum și cu o protecție separată la suprasarcină situată în aval. Siguranțele sau întreruptoarele amplasate în aval asigură protecție completă la supracurent pentru orice circuite sau echipamente situate pe partea lor de sarcină, oferind în același timp numai protecție la suprasarcină pentru circuitul lor de linie sau de alimentare.

Figura 3. Protecție la supracurent divizată pentru un circuit de transformator

forma și funcția dispozitivelor de Protecție la supracurent

există trei componente principale ale unui circuit electric: o sursă de alimentare, o sarcină și o conexiune între cele două.

aceste trei componente principale sunt completate cu un mijloc de control pornit/oprit și un mijloc de control limită. Ambele tipuri de control restricționează cantitatea de curent care poate curge în circuit. Mijloacele de control ON / OFF sunt în mod normal sub forma unui comutator (manual, automat, electronic sau electromecanic). Mijlocul de control al limitei este în mod normal un dispozitiv de protecție la supracurent, care la nivelul distribuției energiei electrice este o siguranță sau un întrerupător de circuit (așa cum se vede în Figura 4).

Figura 4. Dispozitive de protecție la supracurent

așa cum se arată în Figura 5, Sistemul de distribuție a energiei electrice dintr-o clădire sau altă structură are trei clasificări majore: serviciul, circuitele de alimentare și circuitele de ramură.

în general, conductorii tuturor acestor circuite trebuie să fie prevăzuți cu un mijloc de protecție la supracurent în punctul în care primesc alimentarea electrică. OCPD trebuie instalat în conformitate cu cerințele codului Electric național. Atât conductorii, cât și sarcina conectată pe care o furnizează trebuie protejate la amperajul corect.

Figura 5. Sistemul de distribuție a energiei electrice într-o clădire

ampacitatea nominală a conductorilor, curentul de încărcare completă al sarcinii conectate și dimensiunea sau sarcina nominală a OCPD sunt interdependente. Evaluarea curentului de încărcare completă a sarcinii conectate dictează dimensiunea (prin ampacitate nominală) a conductorilor de alimentare și evaluarea sau setarea OCPD.

în același mod, ratingul sau setarea OCPD și ampacitatea nominală a conductorilor circuitului dictează curentul maxim de încărcare completă care poate fi furnizat de la circuitul de service, alimentator sau ramură. Orice magnitudine de curent care este mai mare decât ampacitatea nominală a firelor de transport sau curentul de sarcină nominală al echipamentului electric de utilizare-cum ar fi corpurile de iluminat, motoarele sau transformatoarele—este descris ca un supracurent.

scopul principal al unui dispozitiv de protecție la supracurent (o siguranță, un întrerupător de circuit sau un alt tip de dispozitiv de limitare a curentului) este de a limita temperatura conductorilor circuitului la o valoare care nu va deteriora conductorii sau izolația lor. Acest lucru se realizează prin limitarea cantității (valorii) curentului pe care conductorii trebuie să-l transmită. Protejarea conductorilor circuitului împotriva supraîncălzirii prin limitarea cantității de curent pe care conductorii trebuie să le transmită protejează în mod inerent echipamentul de distribuție și utilizare electrică furnizat (sarcina conectată) de efectele supracurentului.