9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подбор автоматического выключателя по току двигателя

4.3 Расчет и выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для коммутации цепей (с токами от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты от токов коротких замыканий и перегрузки электрических линий и потребителей энергии.

В качестве элементов защиты в автоматах применяются мгновенные электромагнитные реле, электромагнитные реле с выдержкой времени и тепловые реле. Обычно реле защиты называются расцепителями.

Выбор автоматов производится по номинальному току, номинальному напряжению, максимальному допустимому току короткого замыкания. Следует различать номинальный ток самого автомата – его контактов и прочих токоведущих частей – и номинальный ток встроенного в него расцепителя. Для большинства автоматов на один и тот же номинальный ток возможна установка расцепителей на меньшие номинальные токи.

Уставка на ток мгновенного срабатывания, или тока отсечки, означает, что при данном токе срабатывает электромагнитный расцепитель данного выключателя.

Для защиты от перегрузок и коротких замыканий на первичной стороне трансформатора () устанавливается трёхфазный автоматический выключатель АВ1, а на стороне постоянного тока устанавливается двухполюсный автоматический выключатель АВ2. Для тиристорных электроприводов широкое распространение получили автоматы серии А3700.

Выбор автоматического выключателя АВ2 на стороне постоянного тока осуществляется исходя из максимально допустимого тока силовой цепи, обмотки возбуждения и цепи управления.

На первичной стороне трансформатора устанавливается автомат АВ1. Ток автомата можно посчитать по следующей формуле:

(4.10)

где – ток вторичной обмотки трансформатора;

–выпрямленный ток;

–номинальный ток двигателя;

ктр коэффициент трансформации.

4.4 Расчет и выбор предохранителей

Предохранители предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно в цепь тока. При увеличении тока линии выше определенной величины температура плавкой вставки повышается и происходит ее расплавление, цепь тока разрывается, предотвращая выход из стоя электрооборудования и проводников.

Плавкими предохранителями так же защищают цепи управления электродвигателей. В данном случае они должны обесточить цепь управления при возникновении в ней коротких замыканий.

Выбор предохранителей для защиты тиристоров осуществляется по номинальному току плавкой вставки:

(4.11)

где – коэффициент запаса по току, не менее 1,2.

4.5 Выбор контактора

Контактором называется электрический аппарат для многократного дистанционного включения и отключения силовой электрической нагрузки переменного и постоянного токов, а также редких отключений токов перегрузки. Ток перегрузки составляет 7-10 кратное значение по отношению к номинальному току.

Контакторы постоянного и переменного тока, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому не взаимозаменяемы.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматическим выключателям и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок-контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки.

Выбор контакторов осуществляется по номинальным значениям напряжения и тока коммутируемой силовой цепи; по напряжению обмотки катушки контактора (должно соответствовать напряжению цепи управления). Также стоит учесть время срабатывания и отключения аппарата, и его допустимую частоту срабатывания (циклы в час) в соответствии с требуемыми условиями работы электропривода.

Выбор контакторов В, Н, П, Л, 1У и 2У (см. рисунок 2.2) осуществляется исходя из условий:

– максимального коммутируемого тока Iмакс;

– коммутируемого напряжения В;

– напряжения обмотки возбуждения В.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели необходимо выбирать из условия:

Uном, Iном – номинальное напряжение и ток автомата.

Uраб, Iраб – напряжение сети и ток, протекающий по автомату.

После выбора автоматического выключателя по номинальному току, необходимо выбрать, на какие токи рассчитаны тепловой и электромагнитный расцепители.

Установку на ток срабатывания тепловых элементов выбирают по номинальному току автомата.

Ток, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель называется током уставки автомата в зоне к.з.

При выборе установочных автоматов прежде всего необходимо определить уставку в зоне токов к.з. для того, чтобы избежать ложных срабатываний автомата мгновенного действия от пусковых токов электродвигателя.

Установка электромагнитного расцепителя должна быть больше пускового тока, т.е.:

Iуст.к.з. — ток уставки электромагнитного расцепителя, т.е. ток срабатывания автомата в зоне токов к.з.

κзап — коэффициент запаса; κзап = 1,2 ÷ 1,5

Читать еще:  Принцип работы воздушного автоматического выключателя

IП — пусковой ток двигателя.

Расчет тока уставки электромагнитного расцепителя

1.Асинхронные двигатели с к.з. ротором:

при переключении обмоток со на на ∆ IП = 3IН.

2.Асинхронные двигатели с фазным ротором:

IН – номинальный ток двигателя.

При включении сопротивления в цепь ротора пусковой ток, согласно правил регистра, ограничивается до значения: (2 ÷ 2,5) IН.

3.Двигатели постоянного тока:

Согласно правил Российского Регистра пусковой ток не должен превышать номинальный в (1,8÷2,5) раза. При прямом пуске ток возрастает в 10÷20 раз, это не допустимо по условиям коммутации. Пусковой ток ограничивают пусковыми сопротивлениями.

Предохранитель служит для защиты электроустановки небольшой мощности от токов к.з. В судовых электроприводах они используются для защиты цепей управления от токов к.з.

Обозначение в электрических схемах: FU

Предохранитель – электрический аппарат, в котором при токе, большем заданной величины, плавкая вставка расплавляется и размыкает электрическую цепь.

Предохранитель состоит из корпуса, плавкой вставки, контактного и дугогасительного устройства. Плавкая вставка включается последовательно с защищаемой электрической цепью.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Выбор ВА47-29 и настройка РТИ в схеме управления асинхронным электродвигателем (2009)

Как подобрать и настроить защитную аппаратуру асинхронного двигателя?

В цепи обмоток электромотора, помимо короткого замыкания, возможен режим перегрузки, возникающий из-за:

  • обрыва фазы;
  • повышения/снижения напряжения;
  • возрастания момента на валу свыше 1,1 Мном.

Ток двигателя при перегрузке увеличивается на 20. 50%, нагрев обмоток — пропорционально квадрату тока, соответственно на 40. 125%. Если перегрузка кратковременна 2-3 минуты, ею можно пренебречь. Но если более продолжительна, то возрастает вероятность пробоя изоляции обмоток двигателя. Слежением за величиной перегрузки и отключением двигателя занимается тепловое реле. Время его отключения должно быть тем меньше, чем больше ток перегрузки, и пропорционально квадрату отношения величины рабочего тока к току перегрузки.

Рассмотрим типовую схему включения асинхронного электродвигателя. В нее входят: трехполюсный автоматический выключатель, контактор серии КМИ, кнопочная станция, тепловое реле серии РТИ, электродвигатель (см. Рис. 1).

Рисунок 1. Типовая схема включения асинхронного электродвигателя

При выборе автоматического выключателя необходимо учитывать пропускание пускового тока двигателя:

Для двигателя 4А100S2У3 (Рном = 4,0 кВт, пном=2880 об/ мин, КПД=86,5%, CoS9=0,89, Iпуск/Iном=7,5 номинальный ток Іном=Рном/ 380.Cos9 КПД=4000/1, 73.380.0, 89Ю,865=7,9А, пусковой ток Іпуск=7,5.Іном=59,3А) при условии, что пусковой ток 59,3А меньше нижней границы диапазона тока срабатывания ЭМ расцепителя, выбираем ВА47-29 с характеристиками В20, С13 или D8.

Сопоставим выбранные выключатели. По загрузке В20/С13/ D8 соотносятся, как 0,4/0,62/1; В20 загружен на 40%, С13 — на 62%, D8 — на 99%. По тепловыделению в20/С13/ D8 соотносятся как 0,16/0,38/0,98. Мощность тепловых потерь на В20 составляет 1,7 Вт, на С13 — 4 Вт, на D8 — 10,3 Вт. Что выбрать? Вариант с меньшим тепловыделением и загрузкой!

Приведем еще пример расчета и выбора вводного автоматического выключателя ВА47-29 для электродвигателей серии АОП2 (с повышенным пусковым моментом).

При определении пускового тока принимаем его кратность для двигателей 1500 об/мин равной 7,5; для 1000 об/мин — 7, и для 750 об/мин — 6. Расчетный номинальный ток вводного автомата определяем делением пускового тока на кратность нижней границы диапазона настройки расцепителя. Для характеристик: В-3, для С — 5, для D — 10. Второе условие выбора вводного автомата: номинальный ток автомата должен быть больше номинального тока двигателя.

В результате, например, для двигателя АОП2-42-4 мощностью 5,5 кВт и частотой вращения 1440 об/мин (номинальный ток 11,7 А, пусковой ток 88 А), наиболее подходящим с точки зрения надежности будет вариант автоматического выключателя с характеристикой В 32, а не D13 или С18!

Настройка уставки теплового реле

Проведение пуско-наладочных работ предусматривает настройку тепловой защиты. Наиболее верно проводить настройку уставки теплового реле «на горячем двигателе», при установившемся температурном режиме работающего двигателя и теплового реле.

Настройка теплового реле проводится поэтапно. Перед пуском двигателя уставку ставят на максимальное значение. При установившемся температурном режиме, спустя 25. 40 минут непрерывной работы при номинальном рабочем режиме, уставку плавно уменьшают до срабатывания теплового реле и отключения электродвигателя.

Читать еще:  Как сделать педаль выключатель

Слегка «загрубив» уставку, повторно запускают двигатель и проверяют правильность настройки. Если реле опять отключит двигатель, то уставку увеличивают, если не отключит — то, уменьшая уставку, снова проверяют срабатывание теплового реле во второй, и в третий раз.

Оптимальным считается вариант настройки при совпадении теплового режима окружающей среды щитового оборудования и двигателя. Например, при размещении в одном помещении.

Положительным фактором является встроенная термокомпенсация теплового реле. Но если ее нет, необходимо, в зависимости от температуры окружающей среды (лето/зима — день/ночь), проводить корректировку уставки.

Тепловые реле серии РТИ торговой марки IEK имеют термокомпенсацию. Это рычаг между эксцентриком уставки и механизмом переключения контактов, который изготовлен из биметалла.

Более сложный вариант настройки тепловой защиты двигателя — при размещении пускозащитной аппаратуры в щитовом помещении, а двигателя — на открытом воздухе. Именно в летний период при максимальной дневной температуре повышается вероятность перегрузки двигателя. В таких случаях применяют встроенную температурную защиту двигателя. В статорной обмотке двигателя (при его изготовлении) размещают позисторы (резисторы с нелинейной зависимостью сопротивления от температуры), автоматически контролирующие температурный режим обмоток и отключающих питание двигателя при достижении максимально-допустимой температуры обмотки.

Гарантией наиболее верного способа защиты от перегрузки будет правильный выбор мощности приводного двигателя. И если нормы проектирования СССР рекомендовали выбирать двигатель с загрузкой 0,75.0,9 (то есть запас составлял 10-25%), то при выборе мощности двигателя с загрузкой на половину номинала проблем с тепловой защитой будет гораздо меньше.

Итак, подведем итоги:

  • Защита силовой цепи асинхронных электродвигателей автоматическими выключателями серии ВА47-29 с заменой характеристики электромагнитного расцепителя D на В или С, снижает тепловыделение, и, соответственно, температуру в щите управления;
  • Анализ характеристик автоматических выключателей для питания электродвигателей серии АОП2 показывает, что возможна замена автоматического выключателя ВА47-29 с характеристикой D для электродвигателей мощностью до 13 кВт на В, и до 22 кВт на автоматический выключатель ВА47-29 с характеристикой С;
  • Настройку тепловой защиты двигателей необходимо проводить «на горячем двигателе» в установившемся температурном режиме двигателя и теплового реле, подбирая уставку последнего согласно вышеприведенной методике.

Примеры выбора плавких предохранителей и автоматических выключателей

Пример 1. Магистральная линия силовой сети промышленного предприятия напряжением 380/220 В питает группу электродвигателей. Линия прокладывается в помещении бронированным трехжильным кабелем с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при температуре окружающей среды 25°С. Длительный расчетный ток линии составляет 100 А, а кратковременный ток при пуске двигателей 500 А. Пуск легкий.

Необходимо определить номинальный ток плавких вставок предохранителей типа ПН2, защищающих линию, и выбрать сечение кабеля для следующих условий:

а) производственное помещение невзрывоопасное и непожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;

б) помещение пожароопасное, линия должна быть защищена от перегрузки;

в) линия должна быть защищена только от токов КЗ.

Решение. Определяем величину номинального тока плавких вставок предохранителей, защищающих линию, по длительному току: I вст = 100 А, по кратковременному току: I вст = 500/2,5 = 200 А. Предохранитель типа ПН2-250 с плавкой вставкой на 200 А.

1. Для кабеля с бумажной изоляцией, защищаемого от перегрузки и проходящего в невзрывоопасном и непожароопасном помещении, значение коэффициента защиты k з = 1. При этом длительно допустимая токовая нагрузка на кабель I доп = k з I з = 1х200 = 200 А.

Подбираем трехжильный кабель на напряжение до 3 кВ с алюминиевыми жилами сечением 120 мм 2 для прокладки на воздухе, для которого допустимая нагрузка I доп = 220 А.

2. Для кабеля, проходящего в пожароопасном помещении и защищаемого от перегрузки k2 = 1,25, тогда I доп = 1,25, I3 = 1,25 х 200 = 250 А. В этом случае сечение кабеля принимаем равным 150 мм 2 , I доп = 255 А.

3. Для кабеля, защищаемого только от токов КЗ, получим при k з = 0,33 допустимый ток I доп = 0,33 I вст = 0,33 х 200 = 66 А, что соответствует сечению кабеля 50 мм и I доп = 120.

Пример 2. От шин главного распределительного щита получает питание силовой распределительный щит с автоматическими выключателями, к которому присоединяются шесть асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели 3 и 4 установлены во взрывоопасном помещении класса В1а, остальные электродвигатели, распределительные пункты и пусковая аппаратура — в помещении с нормальной средой. Технические данные электродвигателей приведены в табл. 1 .

Читать еще:  Как снять выключатель анам

Табл. 1. Технические данные электродвигателей

Режим работы двигателей исключает возможность длительных перегрузок, условия пуска легкие, самозапуск крупных двигателей исключен. Один из двигателей (1 или 2) находится в резерве, остальные двигатели могут работать одновременно.

Рис. 2. Схема к примеру 2

Требуется определить номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и выбрать сечения проводов и кабеля из условий нагрева и соответствия токам расцепителей.

Решение. Так как температура воздуха в помещениях равна 25°С, то поправочный коэффициент k п = 1, что учитывается при выборе сечений проводов и кабеля.

Линия к электродвигателю 1 (или 2). Выбираем комбинированный расцепитель (автоматический выключатель типа А3710Б на 160 А по длительному току линии I д = 73,1 А, равному в данном случае номинальному току электродвигателей (табл. 1 ).

При выборе номинального тока электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, встроенного в шкаф, следует учитывать тепловой поправочный коэффициент 0,85. Таким образом, I ном эл = 73,1/0,85 = 86 А.

Выбираем расцепитель с номинальным током 100 А и током мгновенного срабатывания 1600 А.

Устанавливаем невозможность срабатывания автомата при пуске: I ср.эл= 1,25 х 437 = 550 А, 1600 А > 550 А.

Подбираем одножильный провод с алюминиевыми жилами марки АПРТО сечением 25 мм 2 , для которого допустимая токовая нагрузка равна 80 А. Проверяем выбранное сечение по коэффициенту защиты аппарата. Так как в автоматических выключателях серии A3700 ток уставки не регулируется, то кратность допустимого тока линии должна определяться по отношению к номинальному току расщепителя, в данном случае равному 100 А. Находим значение k з для сетей, не требующих защиты от перегрузки для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой k з=1.

Подставляя числовые значения в соотношение kз I з = 1х100 А > I доп = 80 А, находим, что требуемое условие не выполняется.

Поэтому окончательно выбираем сечение провода равным 50 мм 2 / I доп = 130 А, для которого условие I доп > k з I з выполняется, так как 130 А > 1 х 100 А.

Линия к электродвигателю 3. Двигатель 3 установлен во взрывоопасном помещении класса В1а, в связи с чем:

1) за расчетный ток при выборе сечения линии принимается номинальный ток двигателя, увеличенный в 1,25 раза;

2) не разрешается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами; следовательно, линия от магнитного пускателя до электродвигателя должна быть выполнена проводом с медными жилами (марки ПРТО).

Линия к электродвигателю 4. Сечение провода ПРТО от магнитного пускателя до двигателя принято равным 2,5 мм 2 , так как меньшее сечение для силовых сетей во взрывоопасных помещениях не допускается ПУЭ.

Линии к электродвигателям 5 и б. Расчетный ток линии определяется суммой токов двигателей 5 и 6.

Магистральная линия. Расчетная длительно допустимая токовая нагрузка линии определяется суммой токов всех электродвигателей, за исключением тока одного из электродвигателей (1 или 2): I дл = 73,1 + 69 + 10,5 + 2 х 7,7 = 168 А. Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший: I кр = 448 + 73,1 + 10,5 + 2 х 7,7 = 547 А.

Выбираем электромагнитный расцепитель автоматического выключателя АВМ-4С на 400 А по длительному току линии из условия I ном = 400 А > I дл = 168 А.

Кратковременная токовая нагрузка определяется из условий пуска двигателя 3, у которого толчок пускового тока наибольший:

I кр = 448+73,1 + 10,5+ 2-7,7 = 547 А.

Выбираем ток срабатывания по шкале, зависимой от тока характеристики, 250 А и по шкале, не зависимой от тока характеристики (отсечка с выдержкой времени) 1600 А.

Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске двигателя 3I срэл= 1,25 I кр, 1600 > 1,25х547 = 682 А.

По длительному току линии I дл = 168 А подбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами на напряжение до 3 кВ сечением 95 мм 2 , с допустимой нагрузкой 190 А.

Для сетей, не требующих защиты от перегрузки, при токе срабатывания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой, обратно зависимой от тока характеристикой I ср.эл = 250 А и k2 = 0,66, I доп > k 3I з = 190 > 0,66 х 250 = 165 А.

Следовательно, требуемое условие выполняется. Расчетные данные примера приведены в табл. 2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector