где kпуск-кратность пускового тока электродвигателя.
kтяж - коэффициент тяжести пуска; для двигателей с легким пуском продолжительностью до 5 с kтяж=2,5; для двигателей с тяжелым пуском продолжительностью более 10 с, а также при частых пусках (более 15 в час) kтяж=1,6; при защите двигателей с фазным ротором kтяж=1.
3) если через предохранитель запитываются несколько электродвигателей, то вставка не должна перегорать при полной нагрузке сборки и пуске наиболее мощного двигателя, а также при самозапуске электродвигателей
Iном.вст>=(Iраб.1+Iраб.2+...+Iраб.n-1+Iпск.макс)/kтяж ; Iном.вст>=Iс.зап/kтяж,
где Iраб.1+Iраб.2+...+Iраб.n-1 -сумма токов одновременно
работающих электродвигателей без самого мощного;
Iпуск.макс-пусковой ток самого мощного электродвигателя;
Iс.зап-ток самозапуска, это ток электродвигателей, управляемых автоматикой, одновременно запускаемых после бестоковой паузы в цикле автоматического повторного включения.
4) Iном.вст<=Iдоп,
где Iдоп-допустимый по нагреву ток проводника, подключенного после предохранителя.
Предохранители выдерживают ток, равный 130% номинального тока плавкой вставки, неопределенно длительное время, а ток равный 160% номинального не менее 1 ч.
Основные типы предохранителей: ПР-2 - закрытый патрон разборный, без заполнителя, вставка фигурная из цинка; ПН2 и ПП17- закрытый патрон разборный с заполнителем (кварцевый песок) вставка из листовой меди с оловянным шариком; НПН - неразборные с заполнителем, вставка из меди с оловянным шариком. В разборный предохранитель, рассчитанный на определенный номинальный ток, могут быть встроены плавкие вставки на номинальные токи, не превышающие этот ток.
Таблица 4.1 Параметры предохранителей/1,6/
Тип и ном. Номинальный ток Предел.
ток пре- плавкой вставки, А ток
хранителя откл.кА
ПН2-100 30,40,50,60,80,100 50
ПН2-250 80,100,120,150,200,250 40
ПН2-400 200,250,300,350,400 25
ПН2-600 300,400,500,600 25
ПР2-15 6,10,15 0.8
ПР2-60 15,20,25,35,45,60 1,8
ПР2-100 60,80,100 6,0
ПР2-200 100,125,160,200 10,0
ПР2-350 200,225,260,300,350 11
ПР2-600 350,430,500,600 13
ПР2-1000 600,700,850,1000 15
ПП17-1000 500,630,800,1000 120
Ц27-20 6,10,15,20 0,6
Таблица 4.2
Выбор плавких вставок по условию обеспечения селективности /1/
Номин.ток вставки предохранителя, удаленного от источника/ номин.ток вставки смежного предохранителя, А
6/15 10/20 15/25 20/35 25/45 30/60 35/60 40/80 45/80 50/100 60/125 80/160 100/200 125/225 160/300 200/350
Таблица 4.3
Выбор диаметра и количества медных проволок,
пригодных для плавких вставок в предохранителе /1/
Тип предо- Номин.ток Диаметр Число па-
хранителя плавкой проволоки, раллельных
вставки,А мм проволок
ПР2-15 6;10 0,25;0,35 1;1
ПР2-60 15;20;25 0,45;0,55;0,6 1;1;1
35;45;60 0,75;0,9 ;1,0 1;1;1
ПР2-100 80;100 0,8; 1,0 2;2
ПР2-200 125;160; 1,1;0.9 2;3
ПР2-350 200;300;350 1,15;1,2;1,3 3;4;4
ПН2-100 60;80;100 0,55;0,47;0,6 4;6;6
ПН2-200 125;160;200 0,6;0,6;0,6 8;10;12
НПР-100 60;80;100 0,55;0,47;0,6 4;6;6
НПР-200 100;160;200 0,6;0,6;0,6 6;10;12
Примечание: В качестве плавких вставок применяют медную луженую проволоку. Если пользуются несколькими параллельными проволоками, то их скручивать нельзя.
Номинальный ток плавкой вставки Iн.вст приближенно можно определить по эмпирической формуле, если известен диаметр проволоки dпр
Iном.вст=a*(dпр3)1/2/2,5,
где а-коэффициент, для меди а=80; для свинца а=10,7.
По экспериментальным сведениям в качестве плавкой вставки можно в исключительных случаях использовать не только медную проволоку (табл.4.4)
Таблица 4.4.
Диаметры проволок, используемо в качестве плавкой вставки, мм//
| I плавления,А | Медь | Олово | Свинец | Сталь |
| 12345101525355060708090100120140160180250 | 0,050,090,110,140,160,250,330,460,570,730,830,921,001,081,161,311,451,591,722,14 | 0,190,290,360,460,560,851,11,591,952,483,053,13,393,673,934,444,925,385,827,24 | 0,210,330,430,530,600,951,251,752,22,783,143,483,814,124,424,995,536,046,548,14 | 0,120,190,250,300,420,550,721,011,281,611.812,012,22,382,552,883,193,493,774,70 |
Для предохранителей, которые вворачиваются по резьбе в гнезда, активная длина плавких вставок около 60 мм. Для таких предохранителей используют свинцовую и медную проволоку (табл.4.5)
Таблица 4.5
Замена калиброванных вставок для предохранителей пробочного типа
| Номин. ток,А | Св и н е ц М е д ь | |||
| Диаметр,мм | Число пров. | Диаметр,мм | Число пров | |
| 4610152025355060 | 0,60,91,21,61,82,22,2-- | 1111112-- | 0,10,150,20,30,20,30,30,30,3 | 111122357 |
К достоинствам предохранителей относится их простота изготовления, эксплуатации и низкая стоимость.
Следующие недостатки ограничивают их область применения:
1) низкая надежность из-за того, что с течением времени плавкие вставки стареют, после чего возможны ложные срабатывания в пусковых режимах;
2) при однофазных к.з. плавкая вставка отключает только одну фазу, что приводит к опасному режиму работы двигателя на двух фазах и при неудовлетворительной настройке защиты двигатель выходит из строя;
3)плавкая вставка однократного действия;
4)в условиях эксплуатации вместо калиброванных плавких вставок применяют другие или проволоку, что нарушает защиту сети;
5)плавкие вставки не обеспечивают защиту электродвигателя от перегрузок;
6)отсутствует наглядность срабатывания вставки, для ее проверки необходимо использовать токоискатели или вольтметр;
7)при увлажнении заполнителя-песка возможны взрывы предохранителей, поэтому в момент включения необходимо их ограждать.
По сравнению с предохранителями более современными, но более дорогими средствами защиты являются автоматические выключатели.
5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Автоматический выключатель-это электрический аппарат, предназначенный для отключения электроустановок при протекании аварийных токов и для нечастых коммутаций рабочих токов. Энергия для разрыва контактов автомата при отключении запасается в отключающей пружине. Отключающая пружина сжимается или растягивается в процессе включения. Конструкция автомата предусматривает быстрое замыкание контактов при включении и быстрый разрыв контактов при отключении.
Преимущества автоматов по сравнению с предохранителями:
1)при к.з. и перегрузках разрываются три фазы сети, что исключает работу двигателя на двух фазах;
2)отключение автомата при к.з. или при перегрузке определяется по среднему положению рукоятки;
3)автомат-это аппарат многократного действия, готовность к повторному включению определяется временем остывания теплового расцепителя ( обычно несколько минут)
Недостатки:
1) сложность изготовления, ремонта и большая стоимость;
2) желательно устанавливать в отапливаемых помещениях, иначе из-за увлажнения возможны междуфазные перекрытия изоляции и выход из строя автомата;
3) автомат не обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузки из-за несоответствия защитной характеристики перегрузочной способности электродвигателя и из-за разброса характеристик.
Выбор автоматов для электродвигателей
Электромагнитный расцепитель (отсечка)автомата не должен срабатывать от пускового тока электродвигателя. Пусковой ток можно рассматривать как трехфазное короткое замыкание за сопротивлением двигателя в заторможенном состоянии. Поэтому пусковой ток состоит из периодической составляющей, почти неизменной за все время пуска, и апериодическоой составляющей, затухающей за один, два периода. В справочниках приводится значение периодической составляющей пускового тока. Ток срабатывания отсечки автомата находится
Iср.отс>=kн*Iпуск.дв= 1,05*kз*kап*kр*Iпуск.дв,
где kн= 1,05*kз*kап*kр - коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока двигателя;
1,05 -коэффициент, учитывающий увеличение напряжения в нормальном режиме работы сети на 5%; kз -коэффициент запаса;
kап - коэффициент, учитывающий наличие апериодической сотавляющей в пусковом токе двигателя;
kр - коэффициент, учитывающий разброс тока срабатывания относительно уставки.
Для приближенных расчетов принимают Iпуск.дв=ki*Iном,
где ki-паспортная кратность пускового тока. Остальные коэффициенты зависят от исполнения выключателя
Таблица 5.1
Коэффициенты для расчета тока срабатывания отсечки/6/
Тип автомата Расцепитель kз kап kр kн
А3700;А3110;АП-50;АЕ20; Электромаг. 1,1 1,4 1,3 2,1 А3120;А3130;А3140 Электромаг. 1,1 1,4 1,15 1,9 АВМ Электромаг. 1,1 1,4 1,1 1,8
Большинство электромагнитных расцепителей автоматов имеют собственное время срабатывания 5...10 мс, поэтому они реагируют на апериодическую составляющую пускового тока.
Коэффициент чувствительности отсечки при к.з. на выводах электродвигателя должен быть
kч(1)=Iк.з.R(1)/Iср.отс>=1,1*kр,
где Iк.з.R(1)-минимальный ток однофазного к.з. на выводах двигателя с учетом токоограничивающего действия электрической дуги (переходное сопротивление R пер= 15 мОм)
При отсутствии данных о разбросе токов срабатывания kч(1) рекомендуется принимать не менее 1,4.
При недостаточной чувствительности отсечки к междуфазным к.з. уточняют значение пускового тока с учетом сопротивления питающей сети, применяют кабели с алюминиевой оболочкой, прокладывают дополнительные зануляющие металлические связи, устанавливают выносную защиту от однофазных к.з., возлагают отключение однофазных к.з. на защиту электродвигателя от перегрузки, если при к.з. не пригорят контакты пускателя/6/.
Ток срабатывания защиты от перегрузки автомата определяется из условия возврата защиты после окончания пуска:
Iср.пер=kн*Iном.дв/kв,
где kн-коэффициент надежности, учитывающий неточность настройки и разброс характеристик защиты;