3.4. Защитная аппаратура

При эксплуатации электрической сети самолета наиболее часто встречающимися неисправностями являются короткие замыкания в потребителях и сети, перегрузка потребителей (например, электромеханизмов при возрастании момента на валу) и обрывы проводов. Для предотвращения тяжелых последствий аварийных режимов в цепях электрической сети устанавливается защитная аппаратура.

Помимо общих требований, предъявляемых к электрооборудованию самолета, аппаратура защиты должна удовлетворять ряду дополнительных требований, основными из которых являются селективность, инерционность и быстродействие.

Селективность (избирательность) действия защиты обеспечивает отключение только поврежденного участка. При наличии в цепи нескольких последовательно включенных аппаратов защиты сначала должен сработать ближайший к месту короткого замыкания аппарат, и только в случае его отказа — последующий за ним, обладающий большей выдержкой времени.

Инерционность защиты исключает возможность ее срабатывания при действии кратковременных пусковых токов, превосходящих номинальные токи в защищаемом участке сети.

Быстродействием защиты обеспечивается отключение цепей через минимальное время после возникновения в них короткого замыкания.

Эффективность действия аппаратов защиты определяется амперсекундными характеристиками, которые представляют зависимость времени их срабатывания от величины проходящего тока. Для обеспечения надежной защиты желательно, чтобы амперсекундные характеристики аппарата защиты и защищаемого потребителя были бы идентичными.

Защитная аппаратура подразделяется на предохранители, биметаллические аппараты защиты и устройства релейной защиты. По назначению она разделяется на быстродействующую, малоинерционную и инерционную.

Предохранители и биметаллические аппараты защиты включаются в цепь последовательно с защищаемым потребителем. Их основные характеристики — номинальный н и критический 1кр токи. Номинальный ток аппарат защиты выдерживает неограниченное время. При достижении критического тока в цепи он срабатывает и отключает потребитель от источника питания, предохраняя его от выхода из строя.

Предохранители. Электрические предохранители, часто именуемые плавкими вставками, применяются для защиты цепей и агрегатов с токовой нагрузкой от 0,25 до 900 А.

Предохранители серии ПБ относятся к группе быстродействующих аппаратов защиты и используются для защиты цепей с нагрузкой от 0,25 до 5 А.

К группе малоинерционных аппаратов защиты относятся предохранители серий ПВ, СП и ТП. Значения критического тока для предохранителей.

Предохранитель серии ПВ (смотреть статью под номером 3.8, а) конструктивно состоит из стеклянной трубки 2 и двух никелированных колпачков 7, между которыми впаян плавкий элемент 3. Это серебряная проволока или пластинка определенного сечения, чем и определяется защитная характеристика предохранителя. Если величина проходящего тока 'достигает критического значения, плавкая вставка перегорает и разрывает цепь питания защищаемого потребителя.

Промышленность выпускает предохранители серии ПВ на номинальные токи от 2 до 40 А в открытом исполнении и на токи от 50 до 100 А в закрытом исполнении. В предохранителях серии СП, рассчитанных на токи от 1 до 40 А, для плавких вставок используется медь, цинк или серебро.

Предохранители серии ТП применяются для защиты генераторов и мощных электродвигателей с номинальными потребляемыми токами от 200 до 900 А.

Токоведущий элемент предохранителя (смотреть статью под номером 3.8, б) выполнен в виде медной специально спрофилированной пластины 4, которая изготовляется из одной полосы или двух частей, соединяемых наплавкой 3. Плавкий элемент закрывается двумя асбоцементными колодочками 5, склеиваемыми специальной мастикой.

Инерционные предохранители серии ИП (смотреть статью под номером 3.9) предназначены для защиты генераторов и потребителей с большими пусковыми токами (2 пом в течение 80 с, 10 иом в течение 5 . 10 с). Они выпускаются на номинальные токи от 5 до 250 А.

Предохранитель представляет собой фибровую трубку 3 с латунными колпачками 2, к которым припаяны наконечники для болтовых зажимов. Его внутренний объем разделен фибровыми шайбами на три отсека. Крайние из них заполнены дугогасящим порошком. При работе па номинальном режиме ток проходит по токоведущему элементу 1, системе скобочек 4, медному основанию 6 и нагревательному элементу 7. Если через предохранитель проходит ток, превышающий критическое значение, тепло, выделяющееся в нагревательном элементе, подогревает медное основание. Поскольку оно обладает определенной теплоемкостью, место спая системы скобочек до температуры плавления припоя нагревается постепенно, таким образом осуществляется временная задержка срабатывания предохранителя. Если время нагрева превышает расчетное значение, происходит подплавление припоя. При этом пружина 5, сжимаясь, разрушает систему скобочек и этим разрывает электрическую цепь между плавким элементом  и медным основанием. Предохранитель срабатывает и'отключает защищаемый объект от сети.

При коротких замыканиях или кратковременных перегрузках, превышающих расчетные, плавкий элемент перегорает, т. е. предохранитель срабатывает так же, как ранее рассмотренные малоинерционные предохранители. Перегорание плавкого элемента сопровождается возникновением дуги. Она гасится газами, выделяющимися при нагревании фибры и дугогасящего порошка.

Плавкие предохранители являются наиболее простыми аппаратами защиты. Однако влияние температуры внешней среды и «старение» материала плавких вставок с течением времени приводят к изменению номинальных характеристик предохранителей. Кроме того, визуальный контроль за состоянием и замена перегоревших предохранителей в процессе полета весьма затруднительны.

Биметаллические аппараты защиты. В зависимости от конструктивного исполнения они могут быть встроенными в защищаемый объект (двигатель, трансформатор, скафандр и т. д.) или объединенными с ручными выключателями. Последние получили наименование автоматов защиты сетей.

Автоматы защиты сетей выполняют функции как предохранителей, так и выключателей. Их включают вручную, а выключают вручную и автоматически. Автоматы защиты сетей выпускаются в негерметичном и герметичном исполнении. В зависимости от вида кинематической схемы механизма они подразделяются на автоматы защиты без свободного расцепления управляющей и контактной

систем (типа АЗС) и автоматы защиты со свободным расцеплением этих систем (типа АЗР).

Автомат защиты сети типа АЗС изображен в выключенном положении на смотреть статью под номером 3.10. При повороте рычажной рукоятки. 1 влево пружинка 2 сжимается и передает усилие через поршенек 3 на подвижный контакт 4. Последний поворачивается и замыкает электрическую цепь с неподвижным контактом 5. При этом ток протекает через шинки 9, биметаллическую пластинку 8 и контакты 4 и 5.

Одновременно под действием рукоятки перемещается вправо каретка 10. Ее защелка входит в зацепление с зубом 7 и обеспечивает фиксацию всего механизма во включенном положении. Если величина проходящего тока превышает критическое значение, количество выделяемого биметаллической пластинкой тепла становится больше, чем аппарат может рассеять в окружающую среду. Пластинка прогибается вниз так, что зуб 7 выходит из зацепления с защелкой каретки. Под действием пружины 6 каретка перемещается влево и поворачивает подвижный контакт 4 в первоначальное положение, а также переводит рукоятку в положение «Выключено».

Отличительной особенностью этого автомата является возможность принудительного удержания рукоятки во включенном положении, т. е. использование его в качестве обычного выключателя. Это иногда используется для разового срабатывания ответственных потребителей (связь, выпуск шасси и т. д.) после их автоматического отключения от сети.

Автомат защиты сети серии АЗР (смотреть статью под номером 3.11) отличается от описанного тем, что после срабатывания он не может быть принудительно включен. При токовой перегрузке биметаллическая пластинка 5 прогибается и через упор 4 поворачивает запирающий рычаг 3. При этом освобождается рычаг 2 фиксирующего механизма. Пружиной 6 подвижные контакты 7 отбрасываются от неподвижных 9, т. е. происходит разрыв цепи питания потребителя. Одновременно под действием пружины 8 поворачивается рычаг 2, и рукоятка 1 занимает положение «Выключено». Пока биметаллическая пластина не остынет и запирающий рычаг не займет исходное положение, при переводе выключателя в положение «Включено» происходит лишь поворот рычага 2, но включение автомата не произойдет, так как этот рычаг не фиксируется. Эта особенность конструкции позволяет применять автоматы АЗР для защиты тех потребителей, принудительное включение которых по противопожарным требованиям недопустимо через короткое время после аварийного отключения.

Автоматы защиты сетей выпускаются в негерметичном (серий АЗС и АЗР) и герметичном (серий АЗСГ и АЗРГ) исполнениях. Для однофазных сетей переменного тока используются автоматы защиты серии АЗФ, для трехфазных — АЗЗ. Автоматы серии АЗС рассчитаны на токовую нагрузку от 2 до 50 А, АЗР — на нагрузку от 6 до 150 А.

Релейная защита. Рассмотренная выше защитная аппаратура обеспечивает максимальнотоковую защиту потребителей и участков радиальных сетей. Их применение для защиты замкнутых

смотреть статью под номером 3.12. Схема поперечной релейной защиты сетей оказывается недостаточным. Поэтому в дополнение к аппаратуре максимальнотоковой за

щиты используется аппаратура релейной, т. е. дифференциально»токовой защиты, работающей на принципе сравнения величин токов. Если сравниваются токи в начале и конце защищаемого участка сети, защита называется продольной, если в двух параллельных линиях, она носит наименование поперечной. Значительная масса защитной аппаратуры и сравнительно невысокая надежность системы продольной защиты привели практически к повсеместной ее замене системами поперечной релейной защиты.

При применении поперечной защиты (смотреть статью под номером 3.12) защищаемая линия выполняется в виде двух параллельных проводов. Один из них проходит через сердечники трансформаторов тока Т1 и Т2, а другой образует виток так, что внутри сердечника проходящий ток направлен противоположно току в первом проводе. При отсутствии короткого замыкания магнитные потоки проводов внутри трансформаторов уравновешиваются, и во вторичных их обмотках не наводятся ЭДС, и обмотки реле Р1 и Р2 обесточены. При коротком замыкании, например, в точке А, это равновесие нарушается, и во вторичных обмотках трансформаторов возникают ЭДС. Срабатывают реле Р1 и Р2, которые включают импульсные контакторы К1 и К2. Их нормальнозамкнутые контакты 1К1 и 1К2 размыкаются, отсоединяя РУ1 и РУ2 аварийного участка сети.