Elektricna Postrojenja 7-p

1

Sklopni aparati niskog napona

2

Sklopni aparati niskog naponaNamjena sklopnih aparata niskog napona (Un≤1kV):

zaštita (preopterećenja, kratki spoj, zaštita od indirektnog dodira)izolacijasklapanje u normalnim i izvanrednim pogonskim prilikama

Podjela:osigurači

samostalno prekidaju strujni krug rastaljivanjem vodljivog dijela uzrokovanog djelovanjem električne struje

sklopkenamjerom poslužioca ili samostalno (bez intervencije poslužioca)spajamo, odnosno prekidamo strujne krugovedijelovi za spajanje nalaze se čvrsto vezani u jednom kućištuprema mogućnosti uklapanja dijele se na:

teretna sklopkamotorska sklopka (može uklapati i prekidati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motora)NN prekidač (može uklapati i prekidati struje do struja kratkog spoja)

3

Sklopni aparati niskog naponasklopke

prema primjeni:zaštitne sklopkezaštita od nedopustivih termičkih i mehaničkih naprezanja kod nedopustivih iznosa struje, napona pogreške i podnaponaupravljačke sklopkeovisno o ulozi u tehnološkom procesu uklapaju i prekidaju strujne krugoverastavne sklopkerastavljanje strujnog kruga s vidljivim položajem kontakata ili pokazivačem sklopnog položajakomandne sklopkeuklapaju pomoćne strujne krugove (npr. releji)

Posljednjih nekoliko godina sklopke se tako brzo razvijaju da im se u prosjeku svakih 7 godina udvostručuje prekidna moć. Na taj način dolazi do smanjenja ili uklanjanja prednosti koje na području zaštite mreža i uređaja NN imaju NN osigurači.

4

Sklopni aparati niskog naponaOsigurači

sklopni aparat koji služi kao zaštitni organsimbol

do taljenja jednog ili više topljivih vodiča dolazi ukoliko struja određene veličine protječe dovoljno dugo kroz osigurač

ukoliko je rastalno vrijeme osigurača kraće od 5ms, osigurač ograničava jakost struje kratkog spoja jer je prekida već u porastu što je prednost s obzirom na smanjenje termičkih i dinamičkih naprezanja elemenata iza osiguračaIp je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će se pojaviti u krugu s osiguračem

5


Standardi koji se odnose na NN osigurače:IEC 60269DIN VDE 0636

Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:Funkcionalni razredi:

Funkcionalne osobine osigurača određuju se prema karakteristici struja-vrijeme.Funkcionalni razred određuje u kojem se strujnom području rastalniuložak mora istopiti.funkcionalni razred g ili osigurači za opću uporabu (g=general use ili full-range breaking fuse-link):

rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne i može isklopiti struje od najmanje struje aktiviranja do prekidne moći (nazivne rasklopne struje)namijenjeni su zaštiti od kratkog spoja i preopterećenja

6


Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:

Zone taljenja (konvencionalne struje) prema funkcionalnim razredima:

razred g:Osigurači iz ovog razreda štite strujne krugove od preopterećenja i struja kratkog spoja.Konvencionalne struje kod kojih ne smije odnosno dolazi obavezno do taljenja ovih osigurača zadane su standardom (IEC 269).manja ispitna struja (Inf) je struja kod koje u vremenu od jednog sata ne smije doći do pregaranja osiguračaveća ispitna struja (I2) je vrijednost struje kod koje u vremenu od jednog sata mora doći do pregaranja osigurača

klasa nazivna struja manja ispitna struja veća ispitna struja trajanje ispitivanja

In Inf I2 h

npr. za osigurač In=32A vrijedi da pri struji Inf=1.25x32A=40A ne smije pregorjeti ako ona traje 1h

ali ako se radi o struji većoj ili jednakoj I2=1.6x32A=52.1A on mora pregorjeti u vremenu 1h

vremensko-strujna karakteristika koja odgovara taljenju do uspostave luka

vremensko-strujna karakteristika prekidanja struje

7


Podjela osigurača prema funkcionalnim i pogonskim razredima:Funkcionalni razredi:

funkcionalni razred a ili osigurači za pojedina područja (eng. partial-range breaking fuse-link)

rastalni uložak trajno provodi struje od najmanje do nazivne a može isklopiti struje veće od određenog višekratnika svoje nazivne struje (npr. za osigurače razreda aM izvedbe Merlin Gerin višekratnik 4, a u Končarevoj izvedbi 6.3, za aR 2.7) do prekidne moći (nazivne rasklopne struje)

namijenjeni su samo zaštiti od kratkog spoja

Pogonski razredi:Kategorije upotrebe G i M iz IEC standarda zamijenjene su u postojećem DIN/VDE standardu vrstom štićenog objekta:G (prije L) vodovi i kabeli (npr. rasvjeta, instalacije)M sklopni aparati (Končar, motorski krugovi uključujući sklopne aparate)B postrojenja u rudarstvuTr energetski transformatoriR poluvodički uređaji

8


Prekidna moć (ili nazivna rasklopna struja) najveća je struja (efektivna vrijednost) koju osigurač pod određenim propisanim uvjetima (npr. faktor snage) može isklopiti.Podjela osigurača prema izvedbi i području primjene:

osigurači velike prekidne moći ili visokoučinski osigurači (NH, NVO)instalacijski osigurači

DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D)NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do)

9


Visokoučinski osigurači:Namijenjeni su prekidanju velikihstruja preopterećenja i kratkog spoja u NN mrežama. Takve se struje najčešće javljaju u NN razdjelnim mrežama i industrijskim mrežama (i to za nazivne napone 500 V, a rjeđe i 660 V).

Visokoučinski osigurači se sastoje od:osnove (podnožje) s nožastimkontaktimatopljivog umetka (patrone)izolacijske ručke (zamjena topljivog umetka – može biti tropolna ili jednopolna)indikator pregaranjapostoji izvedba bez izolacijske ručke (tzv. zglobni visokoučinski osigurač)

topljivi umetak

osnova (podnožje)

izolacijska ručka

zglobna izvedba

10


Visokoučinski osigurači:Nazivni napon osigurača jest najniža vrijednost nazivnih napona njegovih dijelova. Nazivni napon topljivog umetka mora biti manji ili jednak nazivnom naponu osnove osigurača.

Rastalne karakteristike su tromo-brze

tv je virtualno rastalnovrijemeIk je efektivna vrijednost struje kratkog spoja

tv

Ik

11


Visokoučinski osigurači:Uspješno se primjenjuju za ograničavanje struje kratkog spoja (prekidaju struju prije nego što ona postigne maksimalnu vrijednost).

I”k je početna efektivna vrijednost struje kratkog spoja

Iu je udarna (maksimalna tjemena) vrijednost struje kratkog spoja

Ip je maksimalna vrijednost struje kratkog spoja koja će se pojaviti u krugu s osiguračem

npr. neka je I”k=20kA, kada u strujnom krugu ne bi bilo osigurača, njime bi potekla struja čiji bi maksimalni iznos dosegao Iu=42kA ako je udio istosmjernekomponente u ukupnoj struji kratkog spoja 50% (točka A); sa osiguračem ta struja ostaje ograničena na Ip=12kA (točka B).I”k

IuIp

nazivne struje osigurača, IN

12


Visokoučinski osigurači:ovi osigurači ne moraju biti zaštićeni od dodira dijelova pod naponom, a sve manipulacije obavlja osposobljena osobaprekidne moći kreću se do 120 kA (zbog visoke prekidne moći, te mogućnosti ograničenja takvih velikih struja kratkog spoja često se koriste)

visokoučinski osigurači izvedbe Siemens

visokoučinski osigurači izvedbe Končar

13


Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):

Upotreba ovih osigurača namijenjena je nepoučenim osobama, stoga osigurači moraju biti zaštićeni od dodira s dijelovima pod naponom.Izvedbe:

DIAZED (osigurači normalnih dimenzija, tip D) za nazivne napone do 550V (u inozemstvu i za napon 660V, a struje do 63A).NEOZED (osigurači smanjenih dimenzija, tip Do) za napone 380V.

Osnovni dijelovi:kapatopljivi umetakkalibarski prstenzaštita od dodira dijelova pod naponomosnova

DIAZEDNEOZED

14


Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):Kalibarski prsten sprječava ulaganje rastalnog uloška veće nazivne struje nego što odgovara prstenu montiranom u osnovu.Veličine i boje rastalnih uložaka (boje odgovaraju i boji kalibarskog prstena).

15



Osigurači za zaštitu u domaćinstvima odgovaraju karakteristikama gGosigurača.Rastalne karakteristike ovih osigurača mogu biti:

super brze (nj. flink)brze sporo-brze (spore u području preopterećenja, brze u području struja kratkog spoja) sporeI˝k

tv

16


Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:

oblikom poprečnog presjeka

I˝k

tv

presjek 1 odnosno 2

presjek 1 odnosno 2

17


Instalacijski osigurači (za domaćinstvo i slične primjene):Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:

oblikovanjem presjeka rastalnice

I˝k

tv

18



I˝k

tvlem

kratki spoj

preopterećenje

Efekti brzine postižu se tehnološkim zahvatima na rastalnici:

legiranjem(sporo-brza karakteristika –dijelovi rastalnicespajaju se lemom niskog tališta koji se rastali pri malim strujama preopterećenja, a kod većih struja rastali se cijela rastalnica)

19

Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski automatski prekidači (osigurači)

Često se u praksi pogrešno nazivaju automatski osigurači ili LS automati (LeitungsschutzAutomaten), te minijaturni prekidači (eng. miniature circuitbreakers).Prikladni su za ugradnju na onim mjestima u električnim instalacijama gdje se javlja struja kratkog spoja do 6 (25) kA i gdje su pogonske prilike takve da često dolazi do preopterećenja i kratkih spojeva.

izmjenični i istosmjerni strujni krugovi

izmjenični strujni krugovi

izmjenični i istosmjerni strujni

krugovi

nova izvedba(trajno ugrađivanje)

stara izvedba(za uvijanje u podnožje)

Područje primjene:

H – strujni krugovi u domaćinstvu

L – strujni krugovi za rasvjetu i upravljanje

G – strujni krugovi za uređaje (male motore)

20

Sklopni aparati niskog naponaInstalacijski prekidači

Izrađuju se s termičkim (bimetalnim) okidačem za isklapanje kod dugotrajnih malih preopterećenja i elektromagnetskim okidačem za kratkotrajna velika preopterećenja (kratke spojeve).

1 - termoplastični, nezapaljivi oklop2 - izlaz3 - lučna komora 4 - elektromagnet (zajedno s okidačem koji

trenutno otvara kontakte prekidača)5 - ručica (0 – off; 1 –on)6 - fiksni kontakt7 - pomični kontakt8 - vodič luka (povezan s bimetalom; u

slučaju kratkog spoja struja putem vodiča luka zaobilazi bimetal i na taj način ga štiti)

9 - bimetal10 - ulaz

21


Usporedba karakteristika brzog i tromog instalacijskog osigurača, te instalacijskog automatskog prekidača (LS) iste nazivne struje.

22


Osobine:Poslije prekidanja strujnog kruga ne treba mijenjati topljivi umetak.Mogu zamijeniti ulogu sklopke u strujnom krugu, premda to treba izbjegavati.Manja im je prekidna moć od osigurača.Skuplji su od osigurača, ali u prilikama s puno prekidanja su isplativiji.

Izrađuju se za izmjenične napone 220 (230) i 380 (400) V, i za nazivne struje u rasponu 0.5-32 A.Na slici su prikazane karakteristike instalacijskih automatskih prekidača za pojedine namjene (prema starom DIN VDE 0100,§41 Nc).

H - strujni krugovi u domaćinstvuL - strujni krugovi rasvjete i upravljanjaK - aparati s motorimaG - rasvjeta i mali motori

23


Ispitne struje termičkog i elektromagnetskog okidača.Kod manje ispitne struje termički okidač ne smije okinuti unutar 1h, a kod veće struje mora okinuti unutar 1h.Elektromagnetski okidač mora trenutno okinuti kod navedene ispitne struje.

24


Prema (novom) standardu IEC 60898, odnosno DIN VDE 0641-11 instalacijski automatski prekidači se prema karakteristikama dijele u četiri grupe:

karakteristika tipa A:okidanje kod 2- 3 Inzaštita mjernih transformatora i dugih vodova kod kojih je nužno prekinuti struju preopterećenja u vremenu do 0.4s

karakteristika tipa B:okidanje kod 3- 5 Inopća uporaba - zaštita instalacijskih strujnih krugova u domaćinstvima i funkcionalnim zgradama (djelatno i/ili slabo induktivno opterećenje)

karakteristika tipa C:okidanje kod 5- 10 In

zaštita strujnih krugova s induktivnim opterećenjem (motori, rasvjeta)

karakteristika tipa D:okidanje kod 10 - 20 In

zaštita strujnih krugova s visoko induktivnim opterećenjem (transformatori, kondenzatorske baterije)

25


Ovisno o proizvođaču instalacijski automatski prekidači (tzv. minijaturni prekidači, MCB) proizvode se za nazivne struje sve od 0.3-125A, i prekidne struje do 25 kA. Na primjer (Merlin Gerin) :

1 -oznaka modela2 -tip karakteristike3 -nazivna struja 4 -max. dozvoljeni pogonski napon5 -prekidna struja6 -serijski broj7 -električna shema (broj polova)8 -I2t klasifikacija

C60a karakteristika tipa C, 6-63 A, 240 V, 4.5kA C60N karakteristika tipa C, 1-63 A, 240/480 V, 6kA C60H karakteristike tipa B,C i D, 1-63 A, 240/480 V, 10kA C120Nkarakteristike tipa B,C i D, 63-125 A, 240/415 V, 10kAC120Hkarakteristike tipa B,C i D, 10-125 A, 240/415 V, 15kA

26


Na primjer (Moeller) :

Na primjer (Siemens) :

FAZ MCBkarakteristika tipa A, B, C, D, 0.5-63

A, 10 kAAZ HC MCBdo 125 A, 25 kA

LS 5SY 4/5/6/7karakteristika tipa A, B, C, D, 0.3-63 A, 6,10,15 kALS 5SX 2/4karakteristika tipa B, C, 0.3-63 A, 6,10 kA

LS 5SP4karakteristika tipa B, C, D, 80-125 A, 10 kA

27

Sklopni aparati niskog napona Prekidači

Osnova namjena NN prekidača je zaštita od struja kratkog spoja,

premda se oni mogu koristiti i kao zaštita od preopterećenja.

Osim toga mogu se opremiti i podnaponskim modulom (reagira na

premale napone), odnosno modulom koji djeluje pri pojavi struje

greške (vidjeti, Zaštitne mjere od previsokog napona dodira).

Ukoliko im je primarna namjena zaštita od preopterećenja i kratkog

spoja, onda se izvode (za razliku od VN prekidača) s dva pridružena

člana koji sasvim općenito mogu biti sastavni dio sklopnog aparata

ili biti sastavni dio strujnog kruga čije elemente se štiti.

Dvije su moguće izvedbe pridruženih članova, kao:

okidač

relej.

28


29

Sklopni aparati niskog napona PrekidačiOkidač:

Kontaktni sistem prekidača mehanički je povezan sa zapornim

mehanizmom koji naglo otvara kontakte djelovanjem okidača

(elektromagnetski – struja kratkog spoja, termički – preopterećenje; ili

elektronički) ili aktiviranjem ručnog pogona (odnosno daljinsko

upravljanje ako postoji). U novije vrijeme sve se više upotrebljavaju

elektronički okidači koji se mogu podešavati u širokom području struja

kratkog spoja i preopterećenja (što nije slučaj sa elektromehaničkim i

termičkim okidačima).

Relej:

Relej je zasebni sklopni aparat (komandna sklopka) koji reagira na razne

fizikalne veličine (npr. struja, napon, temperatura, vlažnost, vrijeme, itd).

Kada se aktivira omogućava upravljanje daljnjim uređajima (npr. okidač

za isklapanje prekidača). Sasvim općenito izvodi se kao mehanički,

elektronički (statički), a u novije vrijeme i digitalni.

30


Znači okidač na prekidač djeluje izravno, dok relej (kao zasebni aparat)

djeluje putem električne energije u pomoćnom strujnom krugu.

Osim toga za razliku od releja koji reagira na različite fizikalne veličine,

okidač redovito reagira na električne veličine (struja, napon).

Karakteristika prekidača s pridruženim bimetalnim i nadstrujnim(elektromagnetskim) okidačem.

a - termički okidač – hladno stanje

b - termički okidač – toplo stanje

c - elektromagnetski okidač

d - trajanje prekidanja struje kratkog spoja

Ir - najveća struja koju prekidač može prekinuti (rasklopna struja)

31


Karakteristika prekidača:

termički okidač štiti od preopterećenja s inverznom

karakteristikom (a – okidanje)

elektromagnetski okidač može štititi na dva načina:

s ograničenjem struje kratkog spoja (djeluje

trenutno; n – okidanje)

bez ograničenja struje kratkog spoja (djeluje s

vremenskim zatezanjem što je potrebno za

postizanje selektivnosti zaštite u kombinaciji s

ostalim sklopnim aparatima; z- okidanje)

Sasvim općenito moguće su izvedbe prekidača i s

više nadstrujnih okidača.

atoplo

ahladno

n

atoplo

ahladno

n

z

32


Simboli:

termički okidačNN prekidač

NN prekidač s termičkim okidačem

NN prekidač s z-nadstrujnim okidačem

NN prekidač s n-nadstrujnim okidačem

ili

33


Prekidači se izabiru prema:nazivnoj struji

rasklopnoj struji (prekidna struja).

34


Npr. Schneider Electric:

Masterpact M63

- zračni prekidač

- In = 6300 A

- prekidna struja 150 kA

Sasvim općenito njihova namjena nije učestalo sklapanje u

strujnom krugu.

Iz gospodarskih razloga često se za ograničenje struje ipak

koriste osigurači.

36

Sklopni aparati niskog napona Kombinacije NN prekidača

Kombinacija prekidač – osigurač:ukoliko vrijednost struje kratkog spoja u strujnom krugu može biti i veća od rasklopne struje prekidača, onda se prekidač mora kombinirati s osiguračem koji prekida struje kratkog spoja koje su veće od prekidne moći prekidača

toplo

hladno

a n

osigurač

za zaštitu od preopterećenja zadužen je termički okidač prekidača (a-okidanje)

sve vrijednosti struja kratkog spoja do rasklopne struje prekidača trenutno prekida elektromagnetski okidač prekidača (n-okidanje)

na taj način mogu se iskoristiti prednosti prekidača: istovremeno prekidanje sva tri pola, ponovni uklop neposredno nakon isklapanja

37


Kombinacija prekidač – osigurač:

toplo

hladno

a n

osigurač

osigurač mora djelovati pri strujama koje prelaze vrijednost rasklopne struje prekidača – pri tome da bi se isklopila sva tri pola prekidača (i kod nesimetričnih kvarova poput jednopolnog kratkog spoja) mora maksimalna vrijednost propuštene (odrezane) struje kratkog spoja (Ip) biti veća od proradne struje n-okidača

38


Kombinacije prekidača (selektivnost):

ta = vrijeme prorade prekidača

te = vlastito vrijeme prekidača

td = vremensko zatezanje do otvaranja prekidača

to = vrijeme otvaranja prekidača= ta + td + te

tL = vrijeme trajanja luka

tg = ukupno trajanje isklapanja prekidača = to + tL

39



da bi se postigla selektivnost serijskom kombinacijom dvaju prekidača

potrebno je voditi računa o sljedećem:

vremensko strujne karakteristike im se ne smiju sjeći, niti dodirivati

u slučaju kad prekidač ima elektronički termičkog okidač kao zaštitu

od preopterećenja, postoji samo jedna karakteristika okidanja u

području preopterećenja koja ne ovisi o stanju (opterećenju)

prekidača u trenutku nastanka preopterećenja

u slučaju mehaničkog termičkog okidača kao zaštite od

preopterećenja, katalozi proizvođači najčešće vrijede za hladno stanje

(stoga je vrijeme otvaranja to u slučaju normalnih pogonskih prilika

kraće za otprilike 25%).

karakteristike u katalozima odgovaraju prosječnim vrijednostima pa

je stoga nužno voditi računa o granicama tolerancije

40



karakteristike prekidača Q1 i Q2iz prethodnog primjera (osjenčano područje oko karakteristika odgovara području rasipanja vrijednosti)u dijagram su ucrtana samo karakteristična vremena (vrijeme zatezanja za prekidač Q2 i vrijeme otvaranja za prekidač Q1tst2 = siguronosna razlika (gradacija) u vremenima otvaranja kontakata prekidača kada kroz oba teče struja kratkog spoja

41

Sklopni aparati niskog napona Sklopke

Rastavna sklopka:može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i struju kratkog

spoja

može uklapati struje koje su znatno manje od nazivne struje (slično

rastavljaču na SN i VN)

uklopno stanje mora biti vidljivo radi sigurnosti osoblja u postrojenju

pogon je ručni

I<<In In

t

42


43


Teretna sklopka

IIn

t

3In

izvedbe grebenaste sklopke:

radni kontakt

izbirni kontakt

prijeklopni kontakt

44


Sklopnik (kontaktor):može trajno voditi nazivnu struju, a kratkotrajno i struju kratkog spojamože uklapati struje do kxIn (najčešće k=10)imaju prigrađen termički okidač kao zaštitu od kratkog spoja u strujnom krugu, a može se i prigraditi elektromagnetski okidačima jedno fiksno stanje, a to je da je isključen kada nema napona na svitku sklopnikaaparat koji je osnova daljinskog upravljanja i regulacije u NN mrežamaon impulse koji se daju malim naponima i strujama prenose na aparate kojima se prekidaju velike strujemoguće ih je upravljati tipkalom ili teretnom sklopkomživotna dob je reda veličine 1 milijun sklapanja I

t

In 10In

45


Motorska sklopka:posebna vrsta teretne sklopke prilagođena elektromotornim pogonimamogu uklapati i isklapati struje koje se javljaju pri pokretanju i preopterećenju motorastoga najčešće imaju pridružen termički (bimetalni) i elektromagnetski okidačuljno (starije izvedbe) ili zračno gašenje luka prema izvedbi spoj teretne sklopke i sklopnikanpr. sklopka zvijezda-trokut za pokretanje kaveznih motora (moguća je izvedba s tri sklopnika ili kao grebenasta teretna sklopka)IIn

t

kIn

46


Zaštitne sklopke:koriste se kao zaštita od previsokog napona dodira (struja zaštitna sklopka (FI ili ZS sklopka), naponska zaštitna sklopka)o njima će biti riječi u narednim predavanjima

Instalacijske sklopke:sklopni uređaji za sklapanja u instalacijskim krugovima u domaćinstvimaizrađuju se za maksimalne napone 500 V, i nazivne struje 2,4,6,10,16 i 25 Apredviđene su za sklapanja struja do nazivnih vrijednostiprema izvedbi unutrašnjih spojeva razlikujemo:

jednopolnedvopolnegrupneizmjeničnekrižne

47


Instalacijske sklopke:

istovremeno sklapanje jednog ili više trošila s jednog mjesta

sklopka se smješta u fazu jer u suprotnome uz isklopljenu sklopku koja se nalazi u nul vodiču instalacija ostaje pod naponom

0

R

jednopolna

0

R

dvopolna

dvopolno sklapanje

48



moguće je naizmjenično sklapanje dvije grupe trošila, pri čemu obje grupe mogu biti istodobno uklopljene

sklapanje jednog trošila s dva mjesta

npr. rasvjeta dugih hodnika, ili sobe s dva ulaza

0

R

grupna

0

R

izmjenična

49



križna se sklopka koristi u kombinaciji s izmjeničnim za sklapanja jednog trošila s tri ili više mjesta (svako naredno mjesto zahtjeva još jednu križnu sklopku)

izvoru i trošilu uvijek je najbliža izmjenična sklopka – između njih se nalaze križne

0

R

križnaizmjenična izmjenična

Documents

Elektricna Postrojenja 7-p