ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΩΝ

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΩΝ ΠΑΡΑ ΟΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΝ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΟΥ ΤΗΜ&ΜΥ ΤΟΥ ΠΘ Α. Σ. ΣΑΦΙΓΙΑΝΝΗ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΤΟ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑ ΤΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΗ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ. Κ. ΤΣΑΝΑΚΑ «ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΙΚΤΥΩΝ - Α ΜΕΡΟΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΚΑΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ» III Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως

2 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 106

3 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 107 τις γραμμές έναντι υπερφορτίσεως το μετασχηματιστή έναντι υπερφορτίσεως. 3.2 Ρεύματα ζεύξεως μετασχηματιστών Κατά την ζεύξη μετασχηματιστών σε κενή λειτουργία ρέουν δια του πρωτεύοντος τυλίγματος ρεύματα, τα οποία για τους μετασχηματιστές διανομής ισχύος μέχρι 250 kva μπορούν να αποκτήσουν τιμές κορυφής 10 έως 15 φορές μεγαλύτερες από την τιμή κορυφής του ονομαστικού ρεύματος. Με την αύξηση της ονομαστικής ισχύος των μετασχηματιστών η σχέση αυτή γίνεται μικρότερη. Τα ρεύματα ζεύξεως είναι ουσιαστικά μεταβατικά ρεύματα μαγνητίσεως του πυρήνα, στον οποίο υπάρχει ένα παραμένον μαγνητικό πεδίο, χωρίς τη δυνατότητα ροής ρευμάτων στο δευτερεύον τύλιγμα (κενή λειτουργία). Το σχήμα 21 δείχνει τα ρεύματα ζεύξεως ia t b () t και ic () t ενός τριφασικού μετασχηματιστή 125 kva. Το ρεύμα ic ()του t σχήματος προέκυψε ως η δυσμενέστερη χρονική συνάρτηση από μία σειρά παλμογραφημάτων. Η τιμή κορυφής είναι 167 A = 13, 3 2I n, όπου In, A το ονομαστικό ρεύμα. Οι ασφάλειες υψηλής τάσεως δεν πρέπει να τήκονται από το ρεύμα ζεύξεως. Η ελάχιστη ονομαστική ένταση των ασφαλειών αυτών δίδεται από τον κατασκευαστή του μετασχηματιστή. Διαφορετικά μπορεί να καθορισθεί από την απαίτηση χρόνου τήξεως t 01, s για ένταση I= 12 I n. Για μετασχηματιστή με S = 250 kva 20 0, 4 kv το ονομαστικό ρεύμα του πρωτεύοντος είναι I n n S π = n 3U = n 250 kva = 3 20kV 722, A Από το σχήμα 20 προκύπτει ότι η μικρότερη ασφάλεια που δεν τήκεται για I= 12 In = 87 A σε χρόνο t< 01, s είναι η ασφάλεια ονομαστικής εντάσεως 25 A.

4 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 108 Σχήμα 21. Ρεύματα ζεύξεως μετασχηματιστή 125 kva, V, u k = 44, % In π = 891, A [5]. Τα ρεύματα ζεύξεως κυρίως μεγάλων μετασχηματιστών έχουν σημασία για την επιλογή και ρύθμιση της διαφορικής προστασίας, (η οποία δεν εφαρμόζεται στους μετασχηματιστές διανομής μέσης προς χαμηλή τάση, ονομαστικής ισχύος μέχρι Sn = 1250 kva), τη βύθιση τάσεως στο δίκτυο κατά τη ζεύξη των μετασχηματιστών, τη δημιουργία υπερτάσεων κατά τη διακοπή των ρευμάτων ζεύξεως. 3.3 Προστασία έναντι ρευμάτων βραχυκυκλώσεως Τάση βραχυκυκλώσεως U k (ή ως ανηγμένη τιμή uk = Uk Un ) ενός μετασχηματιστή είναι η τάση εκείνη, η οποία όταν επενεργεί στην μία πλευρά του μετασχηματιστή προκαλεί τη ροή του ονομαστικού ρεύματος για τριπολικό βραχυκύκλωμα στους ακροδέκτες της άλλης πλευράς. Είναι προφανές ότι το

5 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 109 ρεύμα βραχυκυκλώσεως είναι ανάλογο της τάσεως τροφοδοτήσεως, βλέπε σχήμα 22. Όταν εμφανισθεί ένα τριπολικό βραχυκύκλωμα κατά τη λειτουργία του μετασχηματιστή με την ονομαστική του τάση U n το ρεύμα βραχυκυκλώσεως I k (μη λαμβάνοντας υπόψη την εσωτερική αντίσταση του δικτύου τροφοδοτήσεως) θα είναι I k U n U I 1 U U I 1 = n = n = I u k k n k n Π.χ. για τριφασικό μετασχηματιστή ονομαστικής ισχύος Sn = 250 kva, ονομαστικών τάσεων 20 0, 4 kv και τάσεως βραχυκυκλώσεως u k = 4% = 004, η ένταση βραχυκυκλώσεως είναι 1 I = I = 25 I 004, k n n Οι τιμές της εντάσεως είναι στην πλευρά 20 kv (πλευρά πρωτεύοντος τυλίγματος) Sn kva Ikπ = 25 Inπ = 25 = = 25 7, 22 A = 180 A 3U n π 3 20kV στην πλευρά 0,4 kv (πλευρά δευτερεύοντος τυλίγματος) U n π 20 kv Ikδ = Ikπ = 180A = 90, ka U 04, kv nδ Όταν το βραχυκύκλωμα δεν εμφανίζεται στους ακροδέκτες του μετασχηματιστή αλλά σε κάποια απόσταση το ρεύμα βραχυκυκλώσεως ελαττώνεται λόγω της παρεμβολής της αντιστάσεως των γραμμών μεταξύ του σημείου σφάλματος και του μετασχηματιστή, βλέπε σχήμα 1.

6 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 110 Σύμφωνα με τους κανονισμούς VDE 0532, μέρος 1, οι μετασχηματιστές πρέπει να είναι έτσι κατασκευασμένοι, ώστε σε περίπτωση εξωτερικών σφαλμάτων να αντέχουν χωρίς βλάβη τη ροή ρευμάτων βραχυκυκλώσεως I k διάρκειας T k σύμφωνα με τον πίνακα 3. Όπως στα καλώδια, έτσι και στους μετασχηματιστές γίνεται αποδεκτή μία υψηλότερη θερμοκρασία κατά τη διάρκιεα των βραχυκυκλωμάτων, επειδή τα βραχυκυκλώματα είναι σπάνια και διακόπτονται σε μικρό χρόνο, έτσι ώστε να μην προκαλούν αξιοσημείωτη γήρανση της μονώσεως. Στο σχήμα 23 φαίνονται τα σημεία Α, Β και Γ, τα οποία χαρακτηρίζουν την αντοχή των μετασχηματιστών σε θερμική καταπόνηση βραχυκυκλώσεως βάσει του πίνακα 3. Στο ίδιο σχήμα φαίνεται η χαρακτηριστική ενός αυτόματου διακόπτη (με ρύθμιση του θερμικού στοιχείου a στο ονομαστικό ρεύμα I nδ του μετασχηματιστή και του ηλεκτρομαγνητικού στοιχείου n στο ρεύμα 10 I nδ ) και η χαρακτηριστική ασφάλειας ταχείας τήξεως υψηλής ικανότητας διακοπής με την παραδοχή ίσης ονομαστικής εντάσεως με την ονομαστική ένταση του μετασχηματιστή. Η χαρακτηριστική της ασφάλειας και του διακόπτη βρίσκονται σημαντικά κάτω από τα σημεία Α, Β, Γ : Τόσο οι ασφάλειες όσο και ο αυτόματος διακόπτης προστατεύουν αξιόπιστα το μετασχηματιστή έναντι βραχυκυκλώματος στο δίκτυο χαμηλής τάσεως. Επίσης είναι δυνατή η χρονική καθυστέρηση του ηλεκτρομαγνητικού στοιχείου του διακόπτη, ώστε να συνεργάζεται επιλογικά με επόμενους αυτόματους διακόπτες δεδομένου ότι η απόσταση των σημείων Α, Β και Γ από την χαρακτηριστική του ηλεκτρομαγνητικού στοιχείου είναι μεγάλη. ονομαστική ισχύς S n kva τάση βραχυκυκλώσεως u k % I I k n T k s σημείο σχήματος 23 S n 630 4, Α 630 < S n , Β 1250 < S n , Γ Πίνακας 3. Μέγιστες εντάσεις βραχυκυκλώσεως μετασχηματιστών I k και μέγιστη επιτρεπόμενη διάρκεια ροής τους T k σύμφωνα με τους κανονισμούς VDE 0532, μέρος 1.

7 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 111 Σχήμα 23. Προστασία μετασχηματιστή έναντι εντάσεως βραχυκυκλώσεως με ασφάλειες ή με αυτόματο διακόπτη με ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο υπερεντάσεως.

8 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ και ΧΤ Το σχήμα 24 δείχνει ένα παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με τα στοιχεία ονομαστική ισχύς Sn = 250 kva ονομαστική τάση πρωτεύοντος Un π = 20 kv ονομαστική τάση δευτερεύοντος Unδ = 04, kv τάση βραχυκυκλώσεως u k = 4% ονομαστική ένταση πρωτεύοντος I ονομαστική ένταση δευτερεύοντος I ένταση βραχυκυκλώσεως στην πλευρά 20 kv I στην πλευρά 0,4 kv I k π kδ n π nδ Sn = = 3U n π 722, A Sn = = 361 A 3U nδ 1 = u I n π = 180 A k 1 = u I nδ = 90, ka Οι ασφάλειες ΧΤ θα είναι μαχαιρωτές (ασφάλειες υψηλής ικανότητας διακοπής) τύπου gl. Ας υποτεθεί ότι δεν είναι διαθέσιμα φυσίγγια όλων των τυποποιημένων εντάσεων του σχήματος 5 αλλά εκείνα της προδιαγραφής της ΔΕΗ GR 207: 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400 και 500 A. Οι γενικές ασφάλειες ΧΤ (2) πρέπει να είναι 400 A, ώστε να μην περιορίζουν τη συνεχή φόρτιση του μετασχηματιστή με το ονομαστικό του ρεύμα Inδ = 361 A. Οι ασφάλειες των αναχωρήσεων ΧΤ (1) πρέπει να είναι μέχρι 315 A, ώστε να συνεργάζονται επιλογικά με τις κύριες ασφάλειες (βλέπε παράγραφο 2.5.1). Οι ασφάλειες ΥΤ (3) πρέπει α) Να μην τήκονται από το ρεύμα ζεύξεως. Μη έχοντας δεδομένα του κατασκευαστή του μετασχηματιστή η μικρότερη ονομαστική ένταση των ασφαλειών καθορίζεται από το σχήμα 20, ώστε να μην τήκεται σε χρόνο t = 01, s για ένταση 12 In π = 12 7, 22 A = 87 A. Έτσι προκύπτουν ασφάλειες ονομαστικής εντάσεως τουλάχιστον 25 A. k

9 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 113 β) Να συνεργάζονται επιλογικά με την προστασία ΧΤ. Η χαρακτηριστική της ασφάλειας ΥΤ 25 A τέμνει τις χαρακτηριστικές των ασφαλειών ΧΤ 400 A και 315 A και συνεπώς δεν μπορεί να συνεργασθεί επιλογικά με αυτές. Στο σχήμα 24 φαίνεται η χαρακτηριστική ασφάλειας ΥΤ 40 A, η οποία λαμβάνοντας υπόψη και αποκλίσεις στην κατεύθυνση της εντάσεως ±10 %, αφήνει επαρκή απόσταση από την χαρακτηριστική της ασφάλειας ΧΤ 400 A. Η απόσταση αυτή επαρκεί και για τις αποκλίσεις έναντι της μέσης τιμής της ασφάλειας 400 A ( ± 7% στην κατεύθυνση της εντάσεως σύμφωνα με τους κανονισμούς VDE 0636). Είναι αποδεκτή και η επαφή του ορίου διασποράς της καμπύλης (3) με την καμπύλη (2), δηλαδή σε σπάνιες περιπτώσεις η τήξη ασφαλειών ΥΤ χωρίς τήξη των γενικών ασφαλειών ΧΤ, προκειμένου να αποφευχθεί η επιλογή ασφάλειας ΥΤ τόσο μεγάλης ονομαστικής εντάσεως ώστε να μην μπορεί να πληρωθεί η ακόλουθη απαίτηση γ). γ) Να μπορούν να τακούν σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στην πλευρά χαμηλής τάσεως, δηλαδή η ένταση βραχυκυκλώσεως να είναι μεγαλύτερη από την ελάχιστη ένταση διακοπής της ασφάλειας I amin. Κατ αυτόν τον τρόπο προστατεύεται ο μετασχηματιστής σε περίπτωση σφάλματος πριν από το γενικό μέσο προστασίας ΧΤ καθώς επίσης και όταν το μέσο αυτό δεν λειτουργήσει. Θεωρείται ότι αρκεί να ισχύει Ikπ >125, Iamin. Για ασφάλεια ΥΤ 40 A είναι Iamin = 120 A. Στο σχήμα είναι Ikπ = 180 A > 1, 25 Iamin = 1, A = 150 A. Η αμέσως επόμενη ασφάλεια ΥΤ των 63 A με Iamin = 189 A δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί επειδή Ikπ = 180 A < 1, 25 Iamin = 1, A = 236 A. Οι ασφάλειες ΥΤ 40 A πληρούν τις παραπάνω απαιτήσεις α), β), γ).

10 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 114 Σχήμα 24. Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ (3) και γενικές ασφάλειες ΧΤ (2). Επιλογική συνεργασία (2) με (3) καθώς και ασφαλειών αναχωρήσεων ΧΤ (1) με (2). Ασφάλειες ΧΤ τύπου gl.

11 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ, γενικό αυτόματο διακόπτη ΧΤ και ασφάλειες αναχωρήσεων ΧΤ Για τον ίδιο μετασχηματιστή της παραγράφου 3.4 εξετάζεται η περίπτωση εγκαταστάσεως γενικού διακόπτη ΧΤ αντί ασφαλειών. Στο σχήμα 25 φαίνονται οι χαρακτηριστικές εντάσεως-χρόνου των διαφόρων μέσων προστασίας. Με την ορθή ρύθμιση του διακόπτη και την ορθή επιλογή των ασφαλειών πληρούνται οι απαιτήσεις φορτίσεως και προστασίας. Το θερμικό στοιχείο a του διακόπτη είναι ρυθμισμένο στα 360 A, ώστε ο μετασχηματιστής να μπορεί να φορτισθεί μόνιμα με την ονομαστική του ισχύ (ονομαστική ένταση δευτερεύοντος Inδ = 361 A ). Το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο z είναι ρυθμισμένο στα 2200 A ( 2200 A~ 6 I n δ ), με χρονική καθυστέρηση Δt = 200 ms, η οποία προκύπτει από την απαίτηση επιλογικής προστασίας των ασφαλειών ΧΤ (1) με τον αυτόματο διακόπτη (2). Η απαίτηση αυτή πληρούται για ασφάλειες (1) 160 A για απόσταση B 100 ms (βλέπε σχήμα 25). Η απαίτηση B 100 ms δεν μπορεί να πληρωθεί για ασφάλειες 200 A ακόμα και για καθυστέρηση του ηλεκτρομαγνητικού στοιχείου κατά Δt = 400 ms. Όπως φαίνεται από το σχήμα 25 με ασφάλειες ΥΤ 40 A (3) είναι δυνατή στην περιοχή των μεγάλων ρευμάτων 75, ka Iδ 90, ka βραχυκυκλώσεως η τήξη των ασφαλειών αυτών αντί της πτώσεως του αυτόματου διακόπτη (2). Όμως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύμφωνα με την παράγραφο 3.4 οι αμέσως μεγαλύτερες ασφάλειες ΥΤ των 63 A.

12 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 116 Σχήμα 25. Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ (3) και γενικό αυτόματο διακόπτη ΧΤ (2). Προστασία αναχωρήσεων ΧΤ με ασφάλειες τύπου gl (1).

13 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ, γενικό αυτόματο διακόπτη ΧΤ και αυτόματους διακόπτες αναχωρήσεων ΧΤ Για το παράδειγμα του μετασχηματιστή 250 kva, 20 0, 4 kv προέκυψε στην προηγούμενη παράγραφο η μέγιστη δυνατή ονομαστική ένταση ασφαλειών αναχωρήσεων ΧΤ ίση προς 160 A. Για τον ίδιο μετασχηματιστή εξετάζεται με τη βοήθεια του σχήματος 26 η επιλογική προστασία των αναχωρήσεων χαμηλής τάσεως με αυτόματους διακόπτες. Όπως και στην παράγραφο 3.5 η ονομαστική ένταση των ασφαλειών ΥΤ (3) είναι 40 A και η ρύθμιση του γενικού αυτόματου διακόπτη (2) είναι: θερμικό στοιχείο στα 360 A, ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο στα 2200 A, χρονική καθυστέρηση ηλεκτρομαγνητικού στοιχείου Δt = 200 ms. Ο διακόπτης αναχωρήσεως (1.2) με ρύθμιση a1 = 250 A και z1 = A = 1500 A με Δt1 = 100 ms συνεργάζεται επιλογικά με τον διακόπτη (2). Η απόσταση Γ πρέπει να είναι Γ 100 ms και οι χαρακτηριστικές των θερμικών τους στοιχείων λαμβάνοντας υπόψη και τις αποκλίσεις τους από τη μέση τιμή, δεν πρέπει να τέμνονται. Ασφάλειες όμως (1.1) ονομαστικής εντάσεως 250 A δεν συνεργάζονται επιλογικά με τον διακόπτη (2), η μέγιστη ονομαστική τους ένταση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 160 A.

14 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 118 Σχήμα 26. Παράδειγμα προστασίας μετασχηματιστή με ασφάλειες ΥΤ (3) και γενικό αυτόματο διακόπτη ΧΤ (2). Προστασία αναχωρήσεων ΧΤ με ασφάλειες τύπου gl (1.1) ή αυτόματο διακόπτη (1.2).

15 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 118 α ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Μ/Σ Το σχήμα δείχνει το μονοφασικό ισοδύναμο κύκλωμα για διαφορική προστασία Μ/Σ δύο τυλιγμάτων με ηλεκτρονόμο τύπου διαφοράς ρεύματος. Ισχύει: I 1 I 2 = N N 2 1 ( N1, N 2 οι σπείρες του Μ / Σ) Ισχύει: I I n 1 1 =, 1 I 2 = I 2 n 2 όπου n 1, n 2 οι σπείρες των δύο ηλεκτρονόμων. Επειδή κάτω από κανονικές συνθήκες ή σε εξωτερικά από το Μ/Σ σφάλματα (το τύλιγμα λειτουργίας του ηλεκτρονόμου συνδέεται σε ισοδυναμικά σημεία) ισχύει: I 1 I 2 = 0 I 1 = I 2 ή I 1 I 2 = n n 1 2 N 2 = N 1 n n 1 2 Αν υπάρχει εσωτερικό σφάλμα στο πρωτεύον του Μ/Σ τότε υπάρχει ρεύμα: I 1 I 2 = I f n 1 που ρέει στο τύλιγμα του ηλεκτρονόμου και αυτό λειτουργεί. Για σφάλμα στο δευτερεύον: I I 1 2 I f = n 2

16 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 118 β Αν I f n 2 είναι μεγαλύτερο από μία προκαθορισμένη τιμή Ι p θα εξαναγκάσει τον ηλεκτρονόμο να προκαλέσει διακοπή όλων των διακοπτών των κυκλωμάτων που συνδέονται με το στοιχείο του δικτύου που έχει σφάλμα. Το είδος αυτό της προστασίας είναι γνωστό ως Merz-Price. I 1 n 1 N : 1 N 2 n 2 I 2 I I 1 2 R R I 1 Op I1 I 2 I 2 Σχήμα: Διαφορική προστασία Μ/Σ

17 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 118 γ Προστασία κατά εσωτερικών σφαλμάτων και έλλειψης λαδιού, ηλεκτρονόμοι Buchholz Σε ελαιόψυκτους μετασχηματιστές μπορούν να ανιχνευθούν με τους ΗΝ Buchholz τα σφάλματα που οδηγούν σε ανάπτυξη αερίων ή σε έντονη ροή του λαδιού. Η ανίχνευση δε διορθώνει προφανώς το σφάλμα, αλλά μας προειδοποιεί να σταματήσουμε εγκαίρως τον ΜΣ, αλλιώς υπάρχει κίνδυνος μεγάλης ζημιάς. Δηλαδή, απόζευξη με ΗΝ Buchholz σημαίνει ότι ο ΜΣ πρέπει να σταματήσει τη λειτουργία του, να επιθεωρηθεί και ενδεχομένως να επισκευαστεί. Ο ΗΝ Buchholz (σχ ) τοποθετείται στο σωλήνα μεταξύ του δοχείου του ΜΣ και του δοχείου διαστολής. Έχει δύο διακόπτες άνωσης (φλοτερο-διακόπτες) 1 και 2 και ένα διακόπτη 3, που συνεργάζεται με μια πλάκα κάθετη στη ροή του λαδιού. Αν σχηματιστούν φυσαλίδες ή έχουμε έλλειψη λαδιού, τότε κλείνει ο διακόπτης 1 και δίνει σήμανση Α1 (κινδύνου). Αν τα αέρια που εκλύονται είναι αρκετά, τότε γεμίζει αέρια ο ΗΝ και κλείνει ο διακόπτης 2 που δίνει σήμανση Α2 (για αποσύνδεση). Έχουμε επίσης αποσύνδεση αν δημιουργηθεί έντονη ροή μετά από βραχυκύκλωμα ή μεγάλη εσωτερική βλάβη, οπότε πιέζεται η πλάκα 3 και κλείνει ο διακόπτης 4. Σχ : Ηλεκτρονόμος Buchholz. Εγκατάσταση μεταξύ δοχείου ΜΣ και δοχείου διαστολής. 1: πλωτήρας για προειδοποίηση, 2: πλωτήρας για άμεση διέγερση, 3: διακόπτης που διεγείρεται από έντονη ροή, 4: ελατήριο συγκράτησης, 5: δοχείο διαστολής, 6: δοχείο μετασχηματιστή, Α 1 : ακροδέκτης προειδοποιητικού σήματος, Α2: ακροδέκτης σήματος διέγερσης προς αποσύνδεση. Ο ΗΝ-Buchholz προστατεύει από σφάλματα μόνωσης, βραχυκυκλώματα και από διαρροή λαδιού. Συνήθως εφαρμόζεται μόνο σε σχετικά μεγάλους ΜΣ, π.χ. 630 kvα και άνω, για οικονομικούς λόγους. Χρειάζεται προσοχή σε σεισμόπληκτες περιοχές ώστε να μπαίνουν ΗΝ που δεν διεγείρονται από σεισμούς.

18 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Προστασία κινητήρων 4.1 Γενικά Θα εξετασθεί γενικά η προστασία τριφασικών κινητήρων χαμηλής τάσεως. Στους κινητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως μονωτικά υλικά της κατηγορίας B ή της κατηγορίας F, στα οποία αντιστοιχεί μέγιστη επιτρεπόμενη ανύψωση της θερμοκρασίας κατά 80 C ή 100 C αντίστοιχα (για θερμοκρασία περιβάλλοντος 40 C ). Η υπέρβαση των ορίων αυτών οφείλεται συνήθως σε αύξηση των εντάσεων πέραν των ονομαστικών τιμών λόγω μηχανικής υπερφορτίσεως ή σε εσωτερικά σφάλματα: βραχυκυκλώματα μεταξύ των ελιγμάτων της μιας φάσεως βραχυκυκλώματα μεταξύ των τυλιγμάτων δύο φάσεων βραχυκυκλώματα μεταξύ του τυλίγματος μιας φάσεως προς το σίδηρο του στάτη. Από τα εσωτερικά σφάλματα τα πιο συνήθη είναι τα βραχυκυκλώματα μεταξύ των ελιγμάτων της μιας φάσης τα οποία προκαλούνται όταν συμπέσουν δύο αδύνατα σημεία της μονώσεως του αγωγού. Τα αδύνατα αυτά σημεία μπορούν να παρουσιάσουν επαρκή αντοχή κατά τη δοκιμή της μηχανής με αυξημένη τάση (τα τυλίγματα μηχανών με ονομαστική τάση U n δοκιμάζονται σύμφωνα με τους Κανονισμούς VDE 0530, μέρος 1, με 2Un V). Με την πάροδο όμως του χρόνου κατά τη λειτουργία διάφορες αιτίες όπως κραδασμοί, υγρασία, κ.λ.π. μπορούν να οδηγήσουν σε πρόσθετη εξασθένηση της μόνωσης και σε βραχυκύκλωμα μεταξύ των ελιγμάτων της μιας φάσεως. Τα βραχυκυκλώματα μεταξύ των τυλιγμάτων δύο φάσεων και μεταξύ φάσεως και σιδήρου (γης) είναι πολύ σπάνια, οφείλονται σε τυχαίες κατασκευαστικές αδυναμίες και εμφανίζονται συνήθως κατά τον πρώτο χρόνο της λειτουργίας. Τα ρεύματα εσωτερικών σφαλμάτων αποκτούν μεγάλες τιμές και εάν δεν διακοπούν σε πολύ μικρό χρόνο προκαλούν θερμική καταστροφή (κάψιμο) συνήθως ενός τμήματος του τυλίγματος. Το κάψιμο ολόκληρου του τυλίγματος μπορεί να προκληθεί από υπερθέρμανση λόγω υπερφορτίσεως, από περιορισμό της ψύξεως και αν ακόμη το ρεύμα είναι χαμηλότερο του ονομαστικού (π.χ. φράξιμο των καναλιών αερισμού από σκόνη) και από άλλες αιτίες. Βλάβες ή αντικανονική κατασκευή της ηλεκτρικής εγκαταστάσεως και κυρίως βλάβες ή εσφαλμένη σύνδεση ή εσφαλμένη επιλογή των διατάξεων προστασίας μπορούν να προκαλέσουν καταστροφή των μηχανών και των διατάξεων προστασίας. Στον πίνακα 4 φαίνονται συνοπτικά οι πηγές και τα αποτελέσματα των βλαβών.

19 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 120 Πίνακας 4. Αιτίες και επιπτώσεις βλαβών.

20 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Διακοπή μιας φάσεως Γενικά Η διακοπή της μίας φάσεως μετά την εκκίνηση δεν προκαλεί υπερθέρμανση μόνο τότε, όταν τα ρεύματα των τυλιγμάτων των φάσεων δεν υπερβαίνουν τις ονομαστικές τους τιμές. Σε πολλές όμως περιπτώσεις η λειτουργία με δύο φάσεις προκαλεί υπερεντάσεις και υπερθέρμανση εφ όσον δεν λειτουργήσει η προστασία: Τα ρεύματα εξαρτώνται από τη συνδεσμολογία του κινητήρα (σε αστέρα ή σε τρίγωνο), από τη λειτουργική κατάσταση κατά τη στιγμή της διακοπής και τη χαρακτηριστική ροπής-αριθμού στροφών του μηχανικού φορτίου. Η εκκίνηση με δύο φάσεις δεν είναι δυνατή. ο κινητήρας, αν δεν λειτουργήσει η προστασία, υπερθερμαίνεται και καταστρέφεται Σύνδεση κινητήρα σε αστέρα Το σχήμα 27 δείχνει τις χαρακτηριστικές ρεύματος-αριθμού στροφών και ροπής-αριθμού στροφών ενός ασύγχρονου κινητήρα σε συνδεσμολογία αστέρα. Ο ουδέτερος κόμβος του αστέρα δεν γειώνεται. Έτσι η διακοπή της μιας φάσεως οδηγεί σε μονοφασική λειτουργία: Μεταξύ των ακροδεκτών των δύο άλλων φάσεων εφαρμόζεται μία εναλλασσόμενη τάση που τροφοδοτεί τα τυλίγματα των φάσεων αυτών σε σύνδεση σειράς. Έτσι δημιουργείται ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο όπως κατά τη λειτουργία των μονοφασικών κινητήρων. Στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο δεν μπορεί να δημιουργηθεί, γι αυτό ο κινητήρας δεν μπορεί νε εκκινήσει μόνος του. Για συνδεσμολογία αστέρα φαίνονται από το σχήμα 27 τα ακόλουθα: α) Μονοφασική εκκίνηση Ο σταματημένος κινητήρας σε σύνδεση αστέρα τροφοδοτείται με 2 φάσεις. Ο κινητήρας δεν μπορεί να εκκινήσει, απορροφά από το δίκτυο 32= 87% του ρεύματος τριφασικής εκκινήσεως (ρεύμα βραχυκυκλώσεως), που είναι ένα πολλαπλάσιο του ονομαστικού ρεύματος. Το ρεύμα αυτό πρέπει να διακόπτεται από την προστασία χωρίς να προκαλείται υπερθέρμανση του κινητήρα. Ο κινητήρας έχει εκκινήσει με τριφασική τροφοδότηση, πριν όμως αποκτήσει τον τελικό αριθμό στροφών διακόπτεται η μία φάση. Αν ο κινητήρας λειτουργεί χωρίς μηχανικό φορτίο θα συνεχισθεί η επιτάχυνση και ο κινητήρας θα φθάσει περίπου τον σύγχρονο αριθμό στροφών. Αν όμως υπάρχει αντίθετη ροπή μεγαλύτερη από την ηλεκτρική ροπή κατά τη

21 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 122 μονοφασική λειτουργία ο κινητήρας θα επιβραδυνθεί και θα σταματήσει. Αν η αντίθετη ροπή είναι μικρότερη από την ηλεκτρική ροπή ο κινητήρας θα αποκτήσει ένα τελικό αριθμό στροφών, μικρότερο από τον ονομαστικό αριθμό. β) Διακοπή της μίας φάσεως κατά τη λειτουργία υπό φορτίο Όπως φαίνεται από το σχήμα 27 ισχύει η καμπύλη ροπής-αριθμού στροφών M 1 αντί της καμπύλης M 3. Η συμπεριφορά του κινητήρα εξαρτάται κυρίως από το σημείο λειτουργίας πριν από τη διακοπή και την καμπύλη της αντίθετης ροπής του κινούμενου συστήματος Mμ ( n ). Στο σχήμα 27 φαίνονται δύο χαρακτηριστικές περιπτώσεις Mμσ( n) και Mμμ( n): Στην περίπτωση σταθερής ροπής M μσ και εφόσον η μέγιστη ηλεκτρική ροπή M1max < Mμσ ο κινητήρας επιβραδύνεται και σταματά. Το ρεύμα που απορροφά για n = 0 είναι 87 % του ρεύματος τριφασικής εκκίνησης. Για ρεύμα εκκίνησης I εκ = 5 I n είναι I1 = 087, 5In = 435, In. Στην περίπτωση της ροπής Mμμ( n) το σημείο λειτουργίας N μετατοπίζεται στο σημείο M, ο αριθμός στροφών περιορίζεται το ρεύμα γίνεται σημαντικά μεγαλύτερο από το ονομαστικό ρεύμα, περίπου 18, I n στο σχήμα 27. Και στις δύο περιπτώσεις πρέπει να λειτουργήσει η προστασία του κινητήρα. Διαφορετικά θα καούν τα τυλίγματα των δύο φάσεων. Τα τυλίγματα των κινητήρων σε σύνδεση αστέρα διαρρέονται από τις εντάσεις των αγωγών τροφοδοτήσεως, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κριτήριο για τη λειτουργία των μέσων προστασίας.

22 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 123 Σχήμα 27. Ρεύμα I και ροπή M κατά την τριπολική και διπολική τροφοδότηση ως συνάρτηση του αριθμού στροφών n κινητήρα σε σύνδεση αστέρα. I n, M n είναι τα ονομαστικά μεγέθη, n s ο σύγχρονος αριθμός στροφών I 3, M 3 ρεύμα και ροπή κατά την τριφασική λειτουργία I 1, M 1 ρεύμα και ροπή κατά την μονοφασική λειτουργία M μσ M μμ σταθερή ροπή κινουμένου συστήματος μεταβλητή (αυξανόμενη με τον αριθμό στροφών) ροπή κινουμένου συστήματος

23 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Σύνδεση κινητήρων σε τρίγωνο Τα τυλίγματα των κινητήρων σε σύνδεση τριγώνου διαρρέονται από το 1 = 58 % του ρεύματος των αγωγών τροφοδοτήσεως. Η σχέση αυτή των 3 ρευμάτων δεν ισχύει όμως κατά τις διάφορες βλάβες. Όπως φαίνεται στη συνέχεια είναι δυνατά ρεύματα στα τυλίγματα μεγαλύτερα από I n 3, χωρίς τα ρεύματα στους αγωγούς τροφοδοτήσεως να είναι μεγαλύτερα από I n. Για το λόγο αυτό, όταν είναι δυνατόν, τα ρελαί προστασίας πρέπει να διαρρέονται από τα φασικά ρεύματα (άμεσα ή μέσω μετασχηματιστών εντάσεως) και να ρυθμίζονται στο I n 3. Διαφορετικά πρέπει να προβλέπεται προστασία έναντι διακοπής μιας φάσεως ή προστασία με βάση τη θερμοκρασία του κάθε τυλίγματος (προστασία με ψυχρούς αγωγούς). Σχήμα 28α Σχήμα 28β α) Εκκίνηση με διακοπή της μιας φάσεως, σχήμα 28α Ο σταματημένος κινητήρας σε σύνδεση τριγώνου τροφοδοτείται με δύο φάσεις. Όπως και στη σύνδεση αστέρα ο κινητήρας δεν μπορεί να εκκινήσει και απορροφά ένα πολλαπλάσιο του ονομαστικού του ρεύματος. Αν η διακοπή του αγωγού τροφοδοτήσεως γίνει μετά την εκκίνηση η συμπεριφορά του κινητήρα εξαρτάται από την αντίθετη ροπή όπως και στη σύνδεση αστέρα. Κατά τη συμμετρική λειτουργία το ρεύμα των τυλιγμάτων είναι 1 3 = 58% του ρεύματος στους αγωγούς τροφοδοτήσεως. Κατά την τροφοδότηση με δύο φάσεις όμως η σχέση αυτή γίνεται 2 I 67 3I = δυνατόν ρεύματα %. Συνεπώς στα τυλίγματα είναι

24 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 125 μεγαλύτερα από το 58 % του ρεύματος των αγωγών τροφοδοτήσεως κατά την κανονική λειτουργία. Ο σταματημένος κινητήρας τροφοδοτείται με τρεις φάσεις, παρουσιάζεται όμως διακοπή στο τύλιγμα της μίας φάσης, σχήμα 28β. Τα δύο άλλα τυλίγματα τροφοδοτούνται από τάσεις που δεν είναι σε φάση. Αναπτύσσεται έτσι μία μειωμένη ροπή, η οποία ανάλογα με το μέγεθος της μηχανικής ροπής, δεν επαρκεί συχνά για την εκκίνηση και ο κινητήρας σταματάει και απορροφά ένα πολλαπλάσιο του ονομαστικού ρεύματος. β) Διακοπή μιας φάσεως τροφοδοτήσεως κατά τη λειτουργία υπό φορτίο. Ανάλογα με την αντίθετη ροπή ο κινητήρας λειτουργεί με αυξημένη ολίσθηση και με μεγαλύτερο ρεύμα ή σταματά.

25 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Θερμοκρασία τυλιγμάτων Στον πίνακα 5 φαίνονται οι επιτρεπόμενες θερμοκρασίες για διαφορετικές κατηγορίες μονώσεως. Η οριακή ανύψωση της θερμοκρασίας καθορίζεται με τη μέτρηση της ωμικής αντίστασης του τυλίγματος. Επειδή οι συνθήκες ψύξεως δεν είναι οι ίδιες για όλα τα τμήματα του τυλίγματος, η θερμοκρασία του τυλίγματος δεν είναι ενιαία. Από τη μέτρηση της ωμικής αντίστασης καθορίζεται συνεπώς μία μέση θερμοκρασία και όχι η θερμοκρασία του πιο θερμού τμήματος του τυλίγματος. Για το λόγο αυτό η μέγιστη επιτρεπόμενη συνεχής θερμοκρασία μονώσεως, είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα της θερμοκρασίας του μέσου ψύξεως και της επιτρεπόμενης ανύψωσης της θερμοκρασίας. Αύξηση της θερμοκρασίας πέρα των τιμών του πίνακα 5 επιφέρει περιορισμό της διάρκειας ζωής. Στους κινητήρες χαμηλής τάσεως χρησιμοποιούνται συνήθως μονωτικά υλικά των κατηγοριών B και F. Κατηγορία μονώσεως B F H μέγιστη επιτρεπόμενη συνεχής θερμοκρασία θερμοκρασία μέσου ψύξεως 130 C 155 C 180 C 40 C 40 C 40 C οριακή επιτρεπόμενη ανύψωση της θερμοκρασίας 80 C 100 C 125 C Πίνακας 5. Τιμές θερμοκρασίας τυλιγμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος μηχανών με ονομαστική ισχύ Pn < 5000 kw, σύμφωνα με τους Κανονισμούς VDE 0530, μέρος 1, [1]. Η ανύψωση της θερμοκρασίας οφείλεται στις απώλειες: Οι απώλειες χαλκού στα τυλίγματα του στάτη και του δρομέα είναι ανάλογες του τετραγώνου του ρεύματος. Οι απώλειες σιδήρου (υστερήσεως και δινορρευμάτων) και οι μηχανικές απώλειες (τριβές αέρα, τριβές εδράνων) είναι σταθερές (για σταθερή τάση και σταθερό αριθμό στροφών). Κατά την ονομαστική λειτουργία ασύγχρονων κινητήρων χαμηλής τάσεως οι απώλειες χαλκού αποτελούν το 70 % περίπου των συνολικών απωλειών. Κατά

26 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 127 την υπερφόρτιση με το διπλάσιο του ονομαστικού ρεύματος οι απώλειες χαλκού τετραπλασιάζονται και αποτελούν το 90 % των συνολικών απωλειών. Συνεπώς το ρεύμα καθορίζει ουσιαστικά τις απώλειες και την ανύψωση της θερμοκρασίας και γι αυτό χρησιμοποιείται ως βασικό κριτήριο για την προστασία. 4.4 Απαιτήσεις προστασίας Μία διάταξη προστασίας κινητήρων πρέπει να ικανοποιεί τις ακόλουθες απαιτήσεις: α) Η προστασία πρέπει να επενεργεί και να διακόπτει την παροχή ισχύος όταν η θερμοκρασία των τυλιγμάτων του κινητήρα υπερβαίνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή. Έτσι αποφεύγεται η υπερθέρμανση, η οποία προκαλεί περιορισμό της διάρκειας ζωής ή και άμεσες βλάβες στη μόνωση. β) Η προστασία δεν πρέπει να επενεργεί όταν ο κινητήρας σε συνεχή φόρτιση λειτουργεί με την ονομαστική του ισχύ, ο κινητήρας απορροφά από το δίκτυο το ρεύμα εκκινήσεως, χωρίς να γίνεται υπέρβαση της διάρκειας εκκινήσεως, ο κινητήρας λειτουργεί σύμφωνα με τα είδη λειτουργίας S2 έως S8 (βλέπε παράγραφο 4.6) χωρίς να γίνεται υπέρβαση της μέγιστης επιτρεπόμενης θερμοκρασίας, ο κινητήρας υπερφορτίζεται μέσα στα επιτρεπόμενα από τους κανονισμούς πλαίσια. Οι κανονισμοί VDE 0530 [1] επιτρέπουν υπερφόρτιση με 15, I n (I n είναι το ονομαστικό ρεύμα) επί 2 min ακόμη και αν ο κινητήρας είχε αποκτήσει την κανονική του θερμοκρασία από την ονομαστική του φόρτιση πριν από την υπερφόρτιση αυτή. 4.5 Διατάξεις προστασίας Προστασία με ασφάλειες Οι ασφάλειες δεν παρέχουν προστασία έναντι υπερφορτίσεως των κινητήρων για τους ακόλουθους λόγους:

27 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 128 α) Οι ασφάλειες επιτρέπουν επί πολύ χρόνο τη ροή ρευμάτων σημαντικά μεγαλύτερων του ονομαστικού τους ρεύματος, τα οποία προκαλούν μη επιτρεπόμενες υπερθερμάνσεις των τυλιγμάτων των κινητήρων. β) Οι ονομαστικές εντάσεις των ασφαλειών είναι τυποποιημένες και δεν μπορούν να προσαρμόζονται άμεσα προς τις ονομαστικές εντάσεις των κινητήρων. γ) Όταν η ονομαστική ένταση των ασφαλειών δεν είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την ονομαστική ένταση του κινητήρα και όταν δεν χρησιμοποιούνται διατάξεις περιορισμού του ρεύματος εκκινήσεως οι ασφάλειες συνήθως τήκονται κατά τη διάρκεια της εκκινήσεως. Από το ακόλουθο παράδειγμα φαίνεται η αδυναμία παροχής προστασίας υπερφορτίσεως με ασφάλειες. Τα στοιχεία του κινητήρα είναι: ονομαστική ισχύς Pn = 15 kw ονομαστική τάση Un = 380 V, Δ ονομαστικός αριθμός στροφών 1 n n = 1455 min βαθμός αποδόσεως η = 088, συντελεστής ισχύος cos ϕ = 086, ρεύμα εκκινήσεως I εκ = 65, I n χρόνος εκκινήσεως tεκ = 6 s (κανονικές συνθήκες εκκινήσεως) Το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα (ρεύμα τροφοδοτήσεως, πολικό ρεύμα) είναι I nm PM W = = = 30 A 3U ηcos ϕ V 0, 88 0, 86 n Το ρεύμα στους αγωγούς τροφοδοτήσεως του κινητήρα κατά τη στιγμή της εκκίνησης έχει την τιμή Iεκ = 6, 5 InM = 6, 5 30 A = 195 A. Μετά τη χρονική διάρκεια tεκ = 6 s ο κινητήρας λειτουργεί με ονομαστικό ρεύμα. Η καμπύλη ρεύματος κινητήρα-χρόνου φαίνεται στο σχήμα 29. Στο ίδιο σχήμα φαίνεται επίσης το ρεύμα I εκ, σταθερό από τη στιγμή εκκινήσεως μέχρι tεκ = 6 s, το οποίο προκαλεί την ίδια θερμότητα απωλειών στα τυλίγματα του κινητήρα και στις ασφάλειες με το μεταβαλλόμενο ρεύμα it ():

28 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως RI ( εκ ) tεκ = R i ( tdt ) t εκ 1 2 I εκ = t i εκ 0 t εκ 0 () t dt Για πρακτικές εφαρμογές ισχύει με επαρκή ακρίβεια I ~ 085, I εκ εκ Για το παράδειγμα είναι I ~ εκ 0, A = 166 A. Στο σχήμα 29 φαίνονται οι χαρακτηριστικές ασφαλειών βραδείας τήξεως 35 A και 50 A. Σε περίπτωση εκκίνησης χωρίς περιορισμό του ρεύματος η ασφάλεια 35 A τήκεται μετά 3 s περίπου (σημείο T, τομή της ευθείας I εκ = 166 A με την χαρακτηριστική της ασφάλειας 35 A) και συνεπώς η εκκίνηση είναι αδύνατη. Απαιτούνται συνεπώς ασφάλειες 50 A (το σημείο A είναι κάτω από την χαρακτηριστική των ασφαλειών 50 A). Ο κινητήρας του παραδείγματος έχει ονομαστική τάση 380 V για σύνδεση σε τρίγωνο. Μπορεί συνεπώς να γίνει εκκίνηση με διακόπτη αστέρα-τριγώνου, αν η μειωμένη ηλεκτρική ροπή σε σύνδεση αστέρα ( 1 της ροπής σε σύνδεση 3 τριγώνου) είναι επαρκής. Το φασικό ρεύμα εκκινήσεως για σύνδεση τριγώνου είναι 30 A 6, 5 3 = 112, 6 A για σύνδεση αστέρα 112, 6 3 = 65 A = I εκ Δ 3. Η εκκίνηση είναι δυνατή με ασφάλειες 35 A. Η μικρότερη ασφάλεια των 25 A, αν και επαρκεί για την εκκίνηση, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, γιατί δεν επαρκεί για το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα.

29 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 130 Σχήμα 29. Προστασία κινητήρα ονομαστικής εντάσεως InM = 30 A με ασφάλειες βραδείας τήξεως.

30 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 131 Με τη βοήθεια του σχήματος 29 προκύπτουν τα ακόλουθα: Σύμφωνα με τους κανονισμούς [1] η ένταση 15, InM = 15, 30A = 45A πρέπει να διακόπτεται σε 2 min, οι ασφάλειες 35 A όμως τήκονται για την ένταση αυτή μετά t > 200 min. Η ανύψωση της θερμοκρασίας Δϑ είναι για IM = 45 A και για κατανομή των απωλειών κατά την ονομαστική λειτουργία 70 % απώλειες χαλκού και 30 % σταθερές απώλειες 45 07, + 03, 30 Δϑ = Δϑ n = 1, 875 Δϑ 07, + 03, 2 όπου Δϑ n η ανύψωση της θερμοκρασίας κατά την ονομαστική λειτουργία. Η ανύψωση της θερμοκρασίας στην τιμή 1, 875 Δϑ n προκαλεί καταστροφή της μονώσεως. για κατηγορία μονώσεως B είναι π.χ. Δϑ n 1, 875 Δϑ n = 150 C! n = 80 C και Οι ασφάλειες δεν παρέχουν προστασία έναντι υπερφορτίσεως ακόμη και όταν η ονομαστική τους ένταση είναι ίση με την ονομαστική ένταση του κινητήρα. Αν η ονομαστική ένταση του κινητήρα ήταν InM = 35 A, οι ασφάλειες 35 A θα έλειωναν για 15, InM = 15, 35A = 525, A μετά περίπου 100 min, ενώ ο επιτρεπόμενος χρόνος για την υπερφόρτιση αυτή είναι 2min! Ασφάλειες ονομαστικής εντάσεως I na αντέχουν τουλάχιστον 2h ένταση ρεύματος 13, I n και συνεπώς επιτρέπουν για τουλάχιστον 2h τη λειτουργία κινητήρα με αυξημένες απώλειες χαλκού έναντι των απωλειών με ονομαστικό ρεύμα I nm κατά 130, I I nm na 2 2 na I = 169, I nm Για την περίπτωση που η ονομαστική ένταση της ασφάλειας I na συμπίπτει με την ονομαστική ένταση του κινητήρα η αύξηση των απωλειών χαλκού ανέρχεται σε 69 %. Για τον κινητήρα του παραδείγματος με InM = 30 A η αύξηση των απωλειών χαλκού είναι

31 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως για ασφάλειες 35 A : 169, 230, = δηλαδή 130 % για ασφάλειες 50 A : 169, 469, = δηλαδή 369 % 30 Από τα παραπάνω είναι σαφές ότι οι ασφάλειες δεν προστατεύουν τον κινητήρα έναντι υπερφορτίσεως Προστασία με θερμικό ηλεκτρονόμο και ασφάλεια Στο σχήμα 30 φαίνονται οι χαρακτηριστικές προστασίας κινητήρα ονομαστικής εντάσεως 30 A με συνδυασμό διακόπτη με θερμικό ηλεκτρονόμο και ασφάλεια. Ο θερμικός ηλεκτρονόμος προστατεύει τον κινητήρα, τη γραμμή τροφοδοτήσεως και τον τηλεχειριζόμενο διακόπτη έναντι υπερφορτίσεως. Οι ασφάλειες προστατεύουν τον τηλεχειριζόμενο διακόπτη, τον ηλεκτρονόμο, τη γραμμή και τον κινητήρα έναντι βραχυκυκλώσεως. Οι περιοχές επενέργειας του ηλεκτρονόμου και της ασφάλειας καθορίζονται με βάση τα ακόλουθα κριτήρια: α) Η χαρακτηριστική του ηλεκτρονόμου πρέπει να επιτρέπει την εκκίνηση του κινητήρα. Το σημείο τομής A του χρόνου εκκινήσεως t εκ με το ρεύμα I εκ πρέπει να είναι κάτω από την χαρακτηριστική του ηλεκτρονόμου. I nm β) Οι ασφάλειες πρέπει να προστατεύουν τον ηλεκτρονόμο έναντι μεγάλων ρευμάτων. Το σημείο τομής Β της καμπύλης καταστροφής του θερμικού στοιχείου με την χαρακτηριστική του ηλεκτρονόμου πρέπει να είναι πάνω από την χαρακτηριστική της ασφάλειας. Η χαρακτηριστική ΒΓ πρέπει να είναι πάνω από την χαρακτηριστική των ασφαλειών. γ) Οι ασφάλειες πρέπει να διακόπτουν τις μεγάλες εντάσεις οι οποίες δεν μπορούν να διακοπούν από τον διακόπτη. Στο σημείο τομής Δ της χαρακτηριστικής των ασφαλειών με τη χαρακτηριστική του ηλεκτρονόμου πρέπει να αντιστοιχεί ένταση μικρότερη από την ικανότητα διακοπής του διακόπτη (10I n στο σχήμα 30).

32 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 133 Σχήμα 30. Προστασία κινητήρα ονομαστικής εντάσεως I A nm = 30 με συνδυασμό διακόπτη με θερμικό ηλεκτρονόμο και ασφάλεια.

33 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Προστασία με αυτόματο διακόπτη με θερμικό και ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο Στο σχήμα 31 φαίνονται οι χαρακτηριστικές προστασίας κινητήρα με αυτόματο διακόπτη με θερμικό και ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο. Το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο επενεργεί ακαριαία (χωρίς χρονική καθυστέρηση) και ρυθμίζεται σε εντάσεις 8I n έως 14 I n (13 I n στο σχήμα 31). Συνήθως οι διακόπτες με θερμικό και ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο με ρύθμιση του θερμικού στοιχείου σε χαμηλές εντάσεις (In < 25, A) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε σημείο μίας εγκαταστάσεως, βλέπε 2.3.3α. Όταν όμως είναι δυνατή η ροή εντάσεων μεγαλύτερων από την ικανότητα διακοπής του διακόπτη, ο διακόπτης μπορεί να προστατευθεί με προτασσόμενες ασφάλειες, οι οποίες διακόπτουν τις μεγαλύτερες από την ικανότητα διακοπής του διακόπτη εντάσεις, βλέπε σχήμα 32.

34 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 135

35 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 136

36 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Αποτελεσματικότητα διαφόρων διατάξεων προστασίας Στο σχήμα 33 φαίνεται η αποτελεσματικότητα των διαφόρων διατάξεων προστασίας. Σχήμα 33. Αποτελεσματικότητα διατάξεων προστασίας τριφασικών κινητήρων. )* μη γραμμικές αντιστάσεις. (Το άλμα στην τιμή της ωμικής αντίστασης σε δεδομένη θερμοκρασία χρησιμοποιείται ως κριτήριο προστασίας).

37 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Είδη λειτουργίας ηλεκτρικών μηχανών και προστασία Γενικά Στους Κανονισμούς IEC 34-1 και VDE 0530/μέρος 1, περιγράφονται τα ακόλουθα οκτώ είδη λειτουργίας. Το είδος λειτουργίας στο οποίο ανταποκρίνεται ο κάθε κινητήρας αναγράφεται στην πινακίδα, σύμβολα S1 έως S8 με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά μεγέθη. Το είδος λειτουργίας καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τον τρόπο ηλεκτρικής προστασίας των κινητήρων. Στα ακόλουθα σχήματα χρησιμοποιούνται τα σύμβολα: P ισχύς t B χρόνος σταθερής ισχύος P v απώλειες t Br χρόνος πεδήσεως n αριθμός στροφών t L χρόνος κενής λειτουργίας ϑ θερμοκρασία t r σχετική διάρκεια φορτίσεως ϑ max μέγιστη θερμοκρασία t S περίοδος λειτουργίας t χρόνος t St χρόνος διακοπής t A χρόνος εκκινήσεως Συνεχής λειτουργία S1 Συνεχής θεωρείται η λειτουργία με σταθερή ονομαστική ισχύ και για μεγάλη χρονική διάρκεια, ώστε η μηχανή να φθάνει στην κατάσταση θερμικής ισορροπίας. Μία μηχανή λειτουργεί στην κατάσταση θερμικής ισορροπίας, όταν κατά τη διάρκεια μιας ώρας η θερμοκρασία σε διαφορετικά σημεία της μηχανής δεν μεταβάλλεται περισσότερο από 2 C. Όταν στην πινακίδα της μηχανής δεν δίδεται κανένα σύμβολο για το είδος λειτουργίας, νοείται συνεχής λειτουργία S1. Οι θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφορτίσεως, με ρύθμιση του ρεύματος λειτουργίας τους στο ονομαστικό ρεύμα της μηχανής, παρέχουν αξιόπιστη προστασία έναντι υπερφορτίσεως.

38 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 139 Σχήμα 34. Συνεχής λειτουργία Βραχυχρόνια λειτουργία S2 Η βραχυχρόνια λειτουργία χαρακτηρίζεται από σταθερή ονομαστική ισχύ κατά τη χρονική διάρκεια t B, η οποία δεν επαρκεί για να φθάνει η μηχανή στην κατάσταση θερμικής ισορροπίας και από την ακόλουθη διακοπής της λειτουργίας, ώστε η μηχανή να αποκτά πρακτικά τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (θερμοκρασία του μέσου ψύξεως αυξημένη κατά 2 C ). Διακοπή είναι η κατάσταση κατά την οποία δεν εισάγεται στη μηχανή ούτε ηλεκτρική ούτε μηχανική ισχύς. Οι τυποποιημένοι χρόνοι βραχυχρόνιας λειτουργίας t B είναι 10, 30, 60 και 90 min. Ο συμβολισμός S2-30 min σημαίνει είδος λειτουργίας S2 με t B = 30 min.

39 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 140 Σχήμα 35. Βραχυχρόνια λειτουργία Θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφορτίσεως, ρυθμισμένοι στο ονομαστικό ρεύμα παρέχουν αξιόπιστη προστασία έναντι υπερφορτίσεως, όταν εξασφαλισθεί με άλλο τρόπο ότι δεν θα γίνεται υπέρβαση του χρόνου φορτίσεως t B και η επαναλειτουργία δεν θα γίνεται πριν η μηχανή αποκτήσει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος Διακοπτόμενη λειτουργία χωρίς επίδραση της εκκίνησης, S3 Κατά το είδος λειτουργίας S3, όπως και κατά τα επόμενα S4 έως και S8, υπάρχει μία σειρά καταστάσεων που επαναλαμβάνεται περιοδικά με την περίοδο t S. Εάν δεν δίδεται η περίοδος t S, θεωρείται ότι είναι t S = 10 min. Το είδος λειτουργίας S3 διακρίνεται από το χρόνο φορτίσεως με ονομαστικό φορτίο t B και το χρόνο διακοπής t St, όπως φαίνεται στο σχήμα 36. Οι χρόνοι t B και t St δεν επαρκούν ώστε η μηχανή να αποκτήσει ούτε κατά τη φόρτιση ούτε κατά τη διακοπή την κατάσταση θερμικής ισορροπίας. Καταστάσεις θερμικής ισορροπίας δεν εμφανίζονται ούτε στα ακόλουθα είδη λειτουργίας S4 έως S8. Θεωρείται ότι το ρεύμα εκκινήσεως είναι πρακτικά ίσο με το ονομαστικό ρεύμα και έτσι δεν υπάρχουν αυξημένες απώλειες κατά την εκκίνηση.

40 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 141 Σχήμα 36. Διακοπτόμενη λειτουργία χωρίς επίδραση της εκκινήσεως Η σχετική διάρκεια φορτίσεως t r είναι ο λόγος t r = t B t B + t St = t t B S Τυποποιημένες τιμές της t r είναι: 15 %, 25 %, 40 % και 60 %. Ο συμβολισμός S3-25 % -20 min σημαίνει t r = 025,, t S = 20 min. Τόσο κατά τη λειτουργία S3 όσο και κατά τις επόμενες S4 έως S8 η προστασία με θερμικούς ηλεκτρονόμους υπερφόρτισης είναι προβληματική: Οι κινητήρες έχουν λόγω της μεγάλης τους μάζας μεγαλύτερη θερμική σταθερά και έτσι θερμαίνονται και ψύχονται αργότερα από τα διμεταλλικά στοιχεία των ηλεκτρονόμων. Έτσι κατά τη διάρκεια των περιοδικών φορτίσεων είναι δυνατόν το ρελαί να αποκτήσει τη θερμοκρασία διακοπής και να προκαλέσει τη διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα, ενώ ο κινητήρας έχει ακόμα περιθώρια αυξήσεως της θερμοκρασίας του. Υπάρχει επίσης και ο κίνδυνος μη λειτουργίας του ηλεκτρονόμου και σε περιπτώσεις υπέρβασης της οριακής επιτρεπόμενης θερμοκρασίας του κινητήρα. Οι θερμικοί ηλεκτρονόμοι παρέχουν μόνο μία περιορισμένη προστασία με ρύθμιση σε λίγο μεγαλύτερη ένταση από την ονομαστική ένταση του κινητήρα. Στην περίπτωση όμως πολλών εκκινήσεων ανά ώρα καθώς και στην περίπτωση μη περιοδικών καταστάσεων φορτίσεως, δεν είναι δυνατή η προστασία με ρελαί υπερφορτίσεως. Στις περιπτώσεις αυτές η προστασία μπορεί να εξασφαλισθεί με άμεση παρακολούθηση της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων του κινητήρα με ψυχρούς αγωγούς.

41 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Διακοπτόμενη λειτουργία με επίδραση της εκκίνησης S4 Κατά το είδος λειτουργίας S4 κάθε περίοδος λειτουργίας t S αποτελείται από τη διάρκεια εκκινήσεως t A, κατά την οποία εμφανίζονται αυξημένες απώλειες λόγω του ρεύματος εκκινήσεως, από τη διάρκεια φορτίσεως με ονομαστικό φορτίο t B και τη διάρκεια διακοπής t St. Ο κινητήρας σταματά κατά τη διάρκεια της διακοπής. Το είδος λειτουργίας S4 χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των εκκινήσεων ανά ώρα και από τη σχετική διάρκεια φορτίσεως t r t r = ta + tb t + t + t A B St = t A + t t S B Τυποποιημένες τιμές της t r είναι 15 %, 25 %, 40 % και 60 %. Ο συμβολισμός S4-25 % -15 h - FI 2 σημαίνει t r = 025,, 15 εκκινήσεις ανά ώρα και συντελεστή αδράνειας FI = 2. Συντελεστής αδράνειας είναι ο λόγος του αθροίσματος των ροπών αδράνειας του δρομέα και όλων των στρεφομένων μαζών ανηγμένων στον ονομαστικό αριθμό στροφών του κινητήρα προς τη ροπή αδράνειας του δρομέα. Σχήμα 37. Διακοπτόμενη λειτουργία με επίδραση της εκκινήσεως.

42 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Διακοπτόμενη λειτουργία με επίδραση της εκκίνησης και της ηλεκτρικής πέδησης S5 Όπως φαίνεται στο σχήμα 38 κάθε περίοδος λειτουργίας t S αποτελείται από τη διάρκεια εκκίνησης t A, τη διάρκεια φόρτισης με ονομαστικό φορτίο t B, τη διάρκεια ηλεκτρικής πεδήσεως t Br και τη διάρκεια διακοπής t St. Η σχετική διάρκεια φόρτισης t r είναι t r = t + t + t A B Br t + t + t + t A B Br St = t + t + t A B Br t S Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση S4 για την περιγραφή της περίπτωσης S5 απαιτούνται ο αριθμός εκκινήσεως-πεδήσεων ανά ώρα, καθώς και ο συντελεστής αδράνειας FI. Τυποποιημένες τιμές της t r είναι 15 %, 25 %, 40 % και 60 %. Ο συμβολισμός S5-15 % - 25 h - FI 3 σημαίνει t r = 015,, 25 εκκινήσεις ανά ώρα, συντελεστής αδράνειας FI = 3. Σχήμα 38. Διακοπτόμενη λειτουργία με επίδραση της εκκινήσεως και της ηλεκτρικής πεδήσεως

43 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Συνεχιζόμενη λειτουργία με περιοδικές φορτίσεις, S6 Όπως φαίνεται από το σχήμα 39 κάθε περίοδος λειτουργίας t S αποτελείται από τη διάρκεια φορτίσεως με ονομαστικό φορτίο t B και τη διάρκεια κενής λειτουργίας t L. Η τροφοδότηση του κινητήρα δεν διακόπτεται, κατά την κενή λειτουργία ο κινητήρας τροφοδοτείται με σταθερή τάση και συχνότητα δεν έχει όμως μηχανικό φορτίο. Η σχετική διάρκεια φορτίσεως t r είναι: t r = t B t B + t L = t t B S Τυποποιημένες τιμές του t r είναι 15 %, 25 %, 40 % και 60 %. Στο συμβολισμό S6-25 % είναι t r = 025,. Σχήμα 39. Συνεχιζόμενη λειτουργία με περιοδική φόρτιση

44 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Συνεχής λειτουργία με εκκινήσεις και ηλεκτρικές πεδήσεις, S7 Όπως φαίνεται στο σχήμα 40 κάθε περίοδος λειτουργίας αποτελείται από τη διάρκεια εκκινήσεως t A, τη διάρκεια φορτίσεως με ονομαστικό φορτίο t B και τη διάρκεια ηλεκτρικής πεδήσεως t Br. Δεν υπάρχει διακοπή της τροφοδοτήσεως, μετά την πέδηση ο κινητήρας εκκινεί υπό φορτίο. Η σχετική διάρκεια φορτίσεως είναι t r = 1. Για την περιγραφή του είδους λειτουργίας S7 απαιτούνται, όπως και για το S5, ο αριθμός εκκινήσεων-πεδήσεων ανά ώρα και ο συντελεστής αδράνειας FI. Στο συμβολισμό S7-100 h - FI 3 οι εκκινήσειςπεδήσεις ανά ώρα είναι 100 και ο συντελεστής αδράνειας FI = 3. Σχήμα 40. Συνεχής λειτουργία με εκκινήσεις και ηλεκτρικές πεδήσεις.

45 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως Συνεχής λειτουργία με περιοδικές αλλαγές αριθμού στροφών και φορτίου, S8 Κατά τη λειτουργία S8 η περίοδος t s απαρτίζεται από μία διάρκεια t B1 με σταθερή ισχύ και αριθμό στροφών και στη συνέχεια συνήθως από μία ή περισσότερες διάρκειες t B2, t B3 με διαφορετικές ισχείς και αριθμούς στροφών. Μεταξύ των χρόνων t B1, t B2, t B3 παρεμβάλλονται χρόνοι επιταχύνσεως t A (για αύξηση του αριθμού των στροφών) ή χρόνοι πεδήσεως t Br για ελάττωση του αριθμού στροφών, σχήμα 41. Σχήμα 41. Συνεχής λειτουργία με περιοδικές αλλαγές αριθμού στροφών και φορτίου. Η λειτουργία S8 χαρακτηρίζεται κυρίως από τους διαφορετικούς αριθμούς στροφών κατά τη διάρκεια της περιόδου t S. Οι διαφορετικοί αριθμοί στροφών επιτυγχάνονται συνήθως στους ασύγχρονους κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα με την αλλαγή της συνδέσεως των τυλιγμάτων του στάτη ώστε να

46 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 147 δημιουργείται διαφορετικός αριθμός ζευγών πόλων. Π.χ. για αλλαγή του αριθμού των πόλων από 4 σε 6 και από 6 σε 8 ο σύγχρονος αριθμός στροφών 1 μεταβάλλεται από 1500 min 1 σε 1000 min 1 και από 1000 min σε min. Οι σχετικές διάρκειες φορτίσεως είναι: t r1 ta + tb1 = ( t + t + t ) + ( t + t ) + t A B1 Br1 B2 Br2 B3 = t A + t t S B1 t t r2 r3 = = t t + t t Br1 B2 S + t t Br2 B3 S Ο πλήρης χαρακτηρισμός της λειτουργίας S8 για τρεις διαφορετικούς αριθμούς στροφών φαίνεται στο παράδειγμα: 1 S8 30 h 1500 min 10 min, 30 % 7, 5 kw FI1, 4 περίοδοι διάρκειας t S ανά ώρα min 15 min, 45 % 5, 0 kw FI 1, min 20 min, 25 % 3, 7 kw FI 2, 6 στροφές διάρκεια σχετική ισχύς n 1 ta + tb 1 φόρτιση P 1 n 2 tbr1 + t t B2 r1 P 2 n 3 tbr2 + t t B3 r2 P 3 t r3 συντελεστής αδράνειας FI 1 FI 2 FI 3

47 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως 148 Βιβλιογραφία [1] VDE 0530: Bestimmungen fur umlaufende elektrische Maschinen. Teil 1, Allgemeines. VDE-Verlag, Berlin, [2] Τσανάκας, Δ.: Συμμετρικές συνιστώσες και ανάλυση σφαλμάτων στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Ξάνθη, [3] Schmelner, T.: Handbuch der Niederspannung. SIEMENS-Verlag, [4] Seip, G.: Elektrische Installationstechnik. SIEMENS-Verlag, [5] Happoldt, H., Oeding, D.: Elektrische Kraftwerke und Netze. Springer- Verlag, 1978.

48 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως I Ερωτήσεις Κεφαλαίου 1. Τι μπορεί να περιλαμβάνει μία εγκατάσταση Χ.Τ.; 2. Σε τι αποσκοπούν οι διατάξεις προστασίας μίας εγκατάστασης Χ.Τ.; 3. Τι είναι υπερένταση; 4. Τι είναι υπερφόρτιση; 5. Τι εξασφαλίζει η προστασία υπερεντάσεως; 6. Τι είναι διάρκεια ζωής στοιχείου; 7. Είναι δυνατή η εμφάνιση υπερεντάσεων βραχείας διάρκειας για κανονική λειτουργία; Ποιες είναι; Τι προκαλούν; 8. Ποιες είναι οι συνέπειες των ρευμάτων βραχυκυκλώσεως; 9. Οι διατάξεις προστασίας έναντι υπερεντάσεων τι πρέπει να επιτυγχάνουν; 10. Ποια είναι τα μέσα προστασίας που λειτουργούν με κριτήριο το ρεύμα; 11. Ποια είναι τα είδη ασφαλειών Χ.Τ. από πλευράς κατασκευής; 12. Επιτρέπεται η αντικατάσταση κοχλιωτών ασφαλειών από μη ειδικούς; Γιατί; 13. Επιτρέπεται η αντικατάσταση μαχαιρωτών ασφαλειών από μη ειδικούς; Γιατί; 14. Γιατί η θερμοκρασία στα σημεία συνδέσεων μαχαιρωτής ασφάλειας με τον αγωγό δεν επιτρέπεται να ξεπερνά μία ορισμένη τιμή για συνεχή λειτουργία με την ονομαστική ένταση Ι n της ασφάλειας; 15. Τι είναι ονομαστική ένταση ασφάλειας Ι n ; 16. Σε τι διαφέρει η χαρακτηριστική τήξεως από τη χαρακτηριστική διακοπής μιας ασφάλειας; 17. Που χρησιμοποιούνται οι ασφάλειες βραδείας τήξεως και γιατί; 18. Τι προστασία παρέχουν οι ασφάλειες βραδείας τήξεως; 19. Τι ασφάλειες χρησιμοποιούνται για την προστασία ημιαγωγικών διατάξεων; 20. Τι είναι ρεύμα διέλευσης Ι D μιας ασφάλειας; 21. Ποια είναι η συνέπεια του περιορισμού από τις ασφάλειες του κρουστικού ρεύματος σε ρεύμα διέλευσης σε περίπτωση βραχυκυκλωμάτων; 22. Τι είναι διακόπτης ισχύος; 23. Ποιες είναι οι προϋποθέσεις για να μπορούν οι αυτόματοι διακόπτες να διακόπτουν και να αποκαθιστούν κυκλώματα σε περίπτωση βραχυκυκλωμάτων; 24. Πόση πρέπει να είναι η ονομαστική ικανότητα διακοπής αυτόματου διακόπτη; 25. Πόση πρέπει να είναι η ονομαστική ικανότητα ζεύξεως αυτόματου διακόπτη; 26. Ποια είναι τα συνιστώντα στοιχεία αυτόματου διακόπτη και τι προστασία παρέχουν; 27. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας αυτομάτων διακοπτών με διακοπή κατά το μηδενισμό του ρεύματος και τι συνέπειες έχει αυτό;

49 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως II 28. Ποια είναι η αρχή λειτουργίας αυτομάτων διακοπτών με περιορισμό του ρεύματος και τι συνέπειες έχει αυτό; Πως γίνεται ο περιορισμός του ρεύματος; 29. Ποιά είναι η βασική ιδιότητα των ασφαλειών; 30. Πότε χρησιμοποιείται ασφάλεια για προστασία αυτόματου διακόπτη; 31. Ποιες προϋποθέσεις επιτρέπουν τη χρησιμοποίηση ασφαλειών για προστασία διακοπτών που αποτελούν την κύρια διάταξη προστασίας; 32. Σε ποια περίπτωση πρέπει να συνδεθεί ασφάλεια μπροστά από διακόπτη ισχύος ονομαστικής ικανότητας διακοπής 10 ka στα 380V, όταν το ρεύμα βραχυκύκλωσης στη θέση εγκατάστασής της είναι: α) 5 ka, β) 10 ka, γ) 20 ka; 33. Σε ένα σημείο εγκαταστάσεως το ρεύμα βραχυκυκλώσεως μπορεί να αποκτήσει τιμές μέχρι 7 ka. Ο διακόπτης στο σημείο αυτό έχει ικανότητα διακοπής 5 kα. Με τι μέσο πρέπει να προστατευθεί ο διακόπτης για να μην καταστραφεί στις εντάσεις από 5 kα έως 7 ka; 34. Πως επιτυγχάνεται η επιλογική προστασία με αυτόματους διακόπτες; 35. Τι είναι οι ασφάλειες Υ. Τ.; Ποιους τύπους ασφαλειών Υ. Τ. γνωρίζετε; 36. Πως προστατεύουν οι ασφάλειες Χ.Τ. τις γραμμές, τους Μ/Σ, τους κινητήρες; 37. Πως προστατεύουν οι αυτόματοι διακόπτες τις γραμμές, τους Μ/Σ, τους κινητήρες; 38. Τι είναι τα ρεύματα ζεύξεως μετασχηματιστών; 39. Γιατί οι ασφάλειες στην πλευρά Υ.Τ. μετασχηματιστών έχουν ονομαστικές εντάσεις πολύ μεγαλύτερες από τις ονομαστικές εντάσεις των μετασχηματιστών; 40. Που έχουν σημασία τα ρεύματα ζεύξεως κυρίως μεγάλων Μ/Σ; 41. Τι είναι τάση βραχυκυκλώσεως Μ/Σ; 42. Ποια είναι η ένταση που διαρρέει το πρωτεύον μονοφασικού μετασχηματιστή 1000 W με ονομαστική τάση πρωτεύοντος 100 V, τάση τροφοδοτήσεως 100 V και ανηγμένη τάση βραχυκυκλώσεως 5% όταν είναι βραχυκυκλωμένοι οι ακροδέκτες του δευτερεύοντος τυλίγματος; 43. Οι απώλειες χαλκού μετασχηματιστή είναι 10 kw για λειτουργία με ονομαστική ισχύ και οι απώλειες σιδήρου 6 kw. Πόσες είναι οι απώλειες χαλκού και πόσες οι απώλειες σιδήρου για λειτουργία με το ήμισυ της ονομαστικής του ισχύος; 44. Γιατί στους Μ/Σ γίνεται αποδεκτή μία υψηλότερη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια των βραχυκυκλωμάτων; 45. Ποιες απαιτήσεις πρέπει να πληρούν οι ασφάλειες ΥΤ για να προστατεύουν αποτελεσματικά έναν Μ/Σ; 46. Ποια είναι τα συνήθη εσωτερικά σφάλματα σε ένα κινητήρα; Σε τι οφείλονται;

50 Προστασία υπερεντάσεως εγκαταστάσεων χαμηλής τάσεως III 47. Είναι δυνατή η εκκίνηση κινητήρα με δύο φάσεις; Γιατί; 48. Είναι δυνατή η λειτουργία του κινητήρα μετά τη διακοπή μιας φάσεως υπό φορτίο; 49. Από τι εξαρτώνται οι απώλειες χαλκού κινητήρα; 50. Πως μεταβάλλονται οι απώλειες σιδήρου και οι μηχανικές απώλειες με το ρεύμα του κινητήρα; 51. Ποιες είναι οι απαιτήσεις από μία διάταξη προστασίας κινητήρα; 52. Επιτρέπεται να συνδεθεί κινητήρας 220 V,Δ/380 V,Υ σε δίκτυο 380 V κατά τρίγωνο; Γιατί; 53. Επιτρέπεται κινητήρας 380 V,Δ/660 V,Υ να συνδεθεί μόνιμα σε δίκτυο 380 V κατά αστέρα; Γιατί; 54. Γιατί χρησιμοποιούνται διακόπτες αστέρα-τριγώνου για την εκκίνηση τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων με βραχυκυκλωμένο δρομέα; 55. Επιτρέπεται ή όχι να συνδεθεί κινητήρας 380 V,Δ/660 V,Υ σε δίκτυο 660 V με διακόπτη αστέρα-τριγώνου και γιατί; 56. Γιατί οι ασφάλειες δεν προστατεύουν τους κινητήρες από υπερφόρτιση; 57. Με ποια μέσα είναι δυνατή η προστασία των κινητήρων από υπερφόρτιση; 58. Τι είναι συνεχής λειτουργία μιας μηχανής; 59. Τι είναι κατάσταση θερμικής ισορροπίας μιας μηχανής; 60. Τι είναι βραχυχρόνια λειτουργία μιας μηχανής; 61. Τι είναι διακοπή μιας μηχανής; 62. Τι είναι συντελεστής αδράνειας μιας μηχανής; 63. Γιατί στους κινητήρες χρησιμοποιούνται ασφάλειες βραδείας τήξεως;