Короткое замыкание и перегрузки. Тепловая защита

Коротким замыканием называется всякое неправильное соединение в электрической цепи через провод с малым электрическим сопротивлением. Например, соединение между собой проводов воздушной линии или повреждение изоляции в обмотке электродвигателя, вследствие старения, износа, пробоя и т.д. Короткое замыкание (КЗ) сопровождается резким увеличением тока, при этом в проводах выделяется большое количество теплоты, так как тепловое действие пропорционально квадрату тока. Этот перегрев может вызвать пожар. Чем ближе КЗ к источнику электрической энергии, тем оно опаснее. При КЗ на зажимах источника ток короткого замыкания ограничивается только внутренним сопротивлением источника, т.е. . Токи короткого замыкания в силовых энергосистемах могут достигать 100 000А и более.

а б в

Рис.17

Из-за пожарной опасности очень важно быстрое отключение токов короткого замыкания.

Одним из основных отключающих элементов токов короткого замыкания служит плавкий предохранитель (рис. 17а). Плавкие предохранители выбирают и ставят с таким расчетом, что, как только ток в цепи по тем или иным причинам превысит допустимый предел, проволока или пластина предохранителя перегорает и отключает цепь тока. Правильно подобранный предохранитель всегда должен сгорать раньше, чем опасно нагреются провода самой цепи.
К приборам тепловой защиты можно отнести и устройство, называемое тепловым реле, применяемое в электрочайниках, электроутюгах, хлебопечках и т.д.. Если взять две пластины из одного и того же металла и нагреть их, то они будут удлиняться одинаково (рис. 17 б (а)). Если же взять пластины из разных металлов и нагреть их, то вследствие различного теплового расширения они будут удлиняться по - разному (рис.17 б(б)). Две пластины из разных металлов, скрепленные или сваренные, образуют одну биметаллическую пластину. Обычно биметаллическая пластина выполняется из инвара (сплав железа с никелем и латуни). При нагреве пластина изгибается в сторону металла с меньшим тепловым расширением (рис.17 б(в)). В тепловом реле для срабатывания устройства обычно используется биметаллический элемент. Он состоит в основном из двух механически скрепленных пластин, изготовленных из металлов с различными температурными коэффициентами расширения.

Схематично тепловое реле представлено на рис.17 в. Нагреватель 1, включенный последовательно в защищаемую цепь, своей теплотой воздействует на биметаллический элемент 2. Нагреваясь, одна из пластин элемента удлиняется сильнее, чем другая. Вследствие этого биметаллическая пластина изгибается вверх и освобождает защелку 3. Под действием пружины 4 подвижная часть поворачивается вокруг оси 5 и размыкает посредством тяги 6 контакты 7.

Так как тепловое реле из-за биметаллической пластины обладает значительной тепловой инерцией, то оно плохо защищает от токов КЗ и плавкий предохранитель является его необходимым дополнением.

Дата добавления: 2015-05-06