Exitonservice.ru

Экситон Сервис
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подбор автоматического выключателя по току для электродвигателя

Автоматический выключатель для защиты электродвигателя — как правильно подобрать?

При подборе автоматических выключателей, способных защитить электрические моторы от повреждения в результате КЗ или чрезмерно высоких нагрузок, необходимо учитывать большую величину пускового тока, нередко превышающую номинал в 5-7 раз. Наиболее мощным стартовым перегрузкам подвержены асинхронные силовые агрегаты, обладающие короткозамкнутым ротором. Поскольку это оборудование широко применяется для работы в производственных и бытовых условиях, то вопрос защиты как самого устройства, так и питающего кабеля очень актуален. В этой статье речь пойдет о том, как правильно рассчитать и выбрать автомат защиты электродвигателя.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);

kв – коэффициент возврата защиты.

Защита считается эффективной, если:

Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2). Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:

Причины использования автоматического выключателя в электродвигателях

Автоматические выключатели предназначены для запуска и защиты от перегрузок. Аварийное выключение электродвигателя произойдет при возникновении аварийной ситуации. В ситуации, когда используется электродвигатель с несколькими фазами, автоматические электровыключатели способны вовремя отключить фазу получившую перегрузку. В работе высоковольтных приборов это особенно важно.

Автоматический выключатель убережет вас от лишних расходов, ведь в случае перепада напряжения из строя может выйти дорогостоящее оборудование. Если же в вашей цепи установлены автоматы, максимум расходов – это покупка нового автоматического выключателя.

Сергей Гондуров, генеральный конструктор
Михаил Пирогов, начальник отдела системотехники
Илья Иванов, ведущий инженер отдела системотехники
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

Сети 0,4 кВ – важный узел в передаче электроэнергии от источника к потребителю. От его надежности напрямую зависит работа всех промышленных и сельскохозяйственных предприятий, электростанций и подстанций. Еще недавно проблема дальнего резервирования (ДР) сетей 0,4 кВ не имела качественного решения.

Осуществить резервирование в сети 0,4 кВ теми же методами, что и в высоковольтной сети не удавалось из-за существенного снижения тока короткого замыкания (КЗ) по мере удаления точки КЗ от источников питания.

Появление микропроцессорных устройств релейной защиты позволило решить проблему ДР в сетях 0,4 кВ благодаря реализации алгоритма, в основе которого лежит принципиально новая идея, ранее не существовавшая в мировой практике.

ТРАДИЦИОННАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА УСТАВОК

Рассмотрим проблему ДР на примере выбора уставок срабатывания защиты вводного выключателя подстанции 10/0,4 кВ мощностью 1000 кВА (рис. 1). Отметим, что в данном случае нагрузка Н1, Н2, Н3 не содержит в своем составе электродвигатели.

Рис. 1. Схема электроустановки

Уставки срабатывания защит выбираются в соответствии с рекомендациями [1].

Выбор уставок автоматического выключателя QF2 защиты электродвигателя

Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя, принимается равным 1,5;
1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше U ном электродвигателя.

Уставка срабатывания токовой отсечки составляет I с.о. ≥ 3528 А. Выдержка времени срабатывания минимальна и составляет 0,1 с.

Защита от перегрузки. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условия возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя по выражению:

где K н – коэффициент надежности, учитывающий запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты;
K в – коэффициент возврата защиты;
I ном – номинальный ток электродвигателя.

Для автоматических выключателей серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР: K в = 0,97÷0,98, K н =1,19÷1,32. По выражению (2) I с.п. = 1,25 · I ном = 400 А.

Время срабатывания защиты от перегрузки принимается из условия несрабатывания защиты при пуске или самозапуске электродвигателя и определяется по выражению:

где t с.п. – время срабатывания защиты при токе, равном пусковому;
t пуск – длительность пуска электродвигателя.

Время срабатывания защиты от перегрузки t с.п. = 4,5 с.

Выбор уставок срабатывания защит автоматических выключателей QF4, QF5

Токовая отсечка. Ввиду отсутствия на данном присоединении двигательной нагрузки, уставка срабатывания отсечки определяется по следующему выражению:

где K н – коэффициент надежности, для автоматических выключателей серии ВА составляет 1,5;
I раб.макс – максимальный рабочий ток присоединения, равный в данном случае I ном .

По выражению (4) находим I с.о. = 1,5 · I раб.макс =108 А.

Согласование с отсечками выключателей отходящих линий не производим ввиду их отсутствия.
Уставка времени срабатывания токовой отсечки выбирается минимальная – 0,1 с.

Читать еще:  Выключатель автоматический 2п 50а c s202 6ка 2cds252001r0504 abb

Защита от перегрузки. На данных присоединениях защита от перегрузки не используется, в связи с этим установлены автоматические выключатели, имеющие только электромагнитные расцепители.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF3

Токовая отсечка. Определяется по двум условиям, из которых принимается наибольшее значение.
1-е условие: несрабатывание при максимальном рабочем токе. Определяется по выражению (4) и составляет:

2-е условие: согласование с отсечками выключателей отходящих линий. Определяется по выражению:

где K н.с. – коэффициент надежности согласования, равный 1,4;
I с.о.л. – наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей отходящих линий, составляющий 108 А.

По выражению (5) I с.о. = 151 А.
Таким образом, наибольшее значение I с.о. =216 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению:

где t с.о.л. – выдержка времени срабатывания отсечки выключателя отходящей линии;
Δt – ступень селективности, равная 0,15 с.
Уставка выдержки времени срабатывания токовой отсечки t с.о. = 0,25 с.

Защита от перегрузки. На данном присоединении защита от перегрузки не используется.

Выбор уставок срабатывания защит автоматического выключателя QF1

Токовая отсечка. Выбор уставки срабатывания отсечки вводного автоматического выключателя определяется при полной нагрузке секции и электродвигателя с наибольшим пусковым током:

где K н – коэффициент надежности, равный 1,5;
– сумма максимальных рабочих токов электроприемников, кроме двигателя с наибольшим пусковым током;
I пуск.макс – наибольший пусковой ток.

По выражению (7) ток срабатывания отсечки вводного выключателя составляет I с.о. = 4356 А.
Согласование с отсечками выключателей отходящих линий определяется по выражению (5) и составляет I с.о. = 4939 А.
Из полученных значений выбираем максимальное I с.о. = = 4939 А.
Выдержка времени срабатывания отсечки определяется по выражению (6) и составляет t с.о. = 0,4 с.

Защита от перегрузки. Уставка защиты от перегрузки рассчитывается так же, как и для электродвигателя (2), однако вместо I ном используется максимальный рабочий ток, который с учетом допустимой перегрузки трансформатора 1,2 составляет I раб.макс = 1,2 · I н.т. = 1734 А.
По выражению (2) уставка срабатывания защиты от перегрузки I с.п. = 1,25 · I раб.макс =2167,5 А.
Время срабатывания защиты в 2 раза больше длительности пуска электродвигателей и составляет t с.п. = 2 · t пуск = 6 с.

Анализ выбранных уставок

Рассчитав токи КЗ [2], представим их в виде графика (рис. 2), где кривая указывает значение тока дугового двухфазного КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции. Значения I с.о. и I с.п соответствуют значениям уставок срабатывания защит вводного выключателя QF1. На графике видно, что токовая отсечка вводного выключателя QF1, начиная с 84 м, не выполняет резервирование защит отходящего выключателя QF3. Защита от перегрузки также не удовлетворяет выбору проводников по условиям нагрева при КЗ [4] и нарушает требования п.1.4.16 ПУЭ [3]. Это означает, что при возникновении КЗ вне зоны резервирования защиты вводного выключателя QF1 и при отказе отходящего выключателя QF3 произойдет термическое повреждение кабеля по всей его длине, а в наихудшем случае – пожар в кабельных каналах.

Рис. 2. Токи КЗ на кабельной линии ВВГ 3×70 + 1×35 по мере удаления от шин подстанции

Пример расчета дан для простой схемы, в которой преобладает нагрузка с малой кратностью пускового тока. В более сложных случаях (наличие групп электродвигателей средней и большой мощности) уставки вводного выключателя увеличатся и, как следствие, зона ДР резко сократится (до 60–70 м).

Существующие автоматические выключатели различных производителей не способны решить эту проблему, так как принцип действия их защит одинаков: сравнение действующего значения тока с уставкой, которая должна быть отстроена от токов пуска и самозапуска. Основная причина появления зон, в которых защита вводного выключателя не способна резервировать отходящие выключатели, – резкое, в отличие от сетей среднего и высокого напряжения, снижение токов КЗ по мере удаления от источника питания, а также большие пусковые токи электродвигателей.

Защита ДР должна быть построена с учетом этих явлений и выполняться на принципах, точно определяющих факт возникновения КЗ, а не факт превышения током КЗ уставки. Благодаря появлению блоков цифровой релейной защиты это стало осуществимо.

АЛГОРИТМ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Впервые алгоритм ДР отказов защит выключателей был реализован А. В. Беляевым и М. А. Эдлиным в блоках БМРЗ-0,4 в 2000 г.

Многолетний опыт эксплуатации показал, что ДР в БМРЗ-0,4 надежно срабатывает при всех видах КЗ, достоверно определяет и не срабатывает при пусках или самозапусках электродвигателей, а также при повреждениях в высоковольтной сети. Алгоритм ДР основан на анализе переходного процесса, возникающего при КЗ, пусках или самозапусках электродвигателей. В основу алгоритма заложен анализ активного тока при возникновении КЗ в кабельных линиях и реактивного в случае пуска или самозапуска электродвигателей.

Особенность алгоритма ДР – анализ не абсолютных величин токов, а их производных, что существенно увеличивает зоны резервирования, ограниченные минимальным диапазоном измерения цифрового устройства, и позволяет с высокой точностью определить границу зоны ДР вне зависимости от нормируемых погрешностей измерений. Принцип функционирования данного алгоритма требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Читать еще:  Выключатель автоматический для скольких фаз

Сегодня БМРЗ-0,4 – это единственное в мире устройство, которое проверено эксплуатацией и натурными испытаниями с реальными КЗ, выполняющее ДР отказов защит выключателей 0,4 кВ. Блоки БМРЗ-0,4 широко применяются на объектах нефтегазовой промышленности и в процессе эксплуатации зарекомендовали себя как надежное и качественное комплексное решение по защите и автоматике подстанции.

ВЫВОДЫ

В каждом проектном или эксплуатационном случае требуется проверка зон ДР для предотвращения пожаров в кабельных каналах. Проверку необходимо проводить для всех схем с кабельными линиями длиной более 60 метров.
Существующие модели автоматических выключателей не могут обеспечить ДР по принципу действия защиты.
Многолетний опыт эксплуатации доказал, что блоки БМРЗ-0,4 позволяют решить актуальную проблему ДР благодаря применению принципиально нового алгоритма.

ЛИТЕРАТУРА

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Автоматический выключатель защиты двигателя ВА-401

  • Автоматика
    • Автоматика дымоудаления
    • Регуляторы скорости двигателей
    • Щиты управления вентиляторами
    • Щиты управления приточной вентиляцией
    • Щиты управления приточно-вытяжной вентиляцией
    • Терморегуляторы электрокалориферов
    • Приборы для измерения и контроля
      • Датчики дифференциального давления
      • Датчики температуры и влажности
      • Датчики-реле давления жидкости
      • Промышленные термостаты
    • Пульты управления вентиляции
    • Устройство плавного пуска
    • Смесительные узлы
    • Контроллеры
      • Программируемые логические контроллеры Modicon
    • Устройство защиты двигателя
    • Шкафы управления тепловыми завесами
    • Электроприводы Belimo
    • Комплектующие автоматики
    • Щиты управления СВ
  • Вентиляторы
    • Радиальные вентиляторы
    • Вентиляторы дымоудаления
      • Крышные вентиляторы дымоудаления
      • Радиальный вентилятор дымоудаления
    • Канальные вентиляторы
      • Вентилятор прямоугольный
      • Вентиляторы канальные круглые
    • Комплектующие
    • Крышные вентиляторы
    • Осевые вентиляторы
      • Вентиляторы подпора воздуха
      • Общепромышленные
    • Пылевые
  • Нагреватели воздуха
  • Фильтры
    • Фильтры для круглых каналов
    • Фильтры для прямоугольных каналов
  • Воздуховоды
    • Воздуховоды круглые
    • Воздуховоды прямоугольные
    • Воздуховоды дымоудаления
  • Детали систем вентиляции
    • Зонты и дефлекторы
    • Клапаны и заслонки
    • Шумоглушители для вентиляции
  • Воздухораспределители
  • Клапаны противопожарные

Если Вы не нашли интересующую Вас продукцию, обратитесь к нам удобным для Вас способом.

Телефон Горячей линии:

+7 (495) 991-67-50

Бесплатный звонок по России:

8 (800) 250-40-51

e-mail: info@effektvent.ru

Наши специалисты будут рады помочь Вам в подборе оборудования.

* Указана розничная стоимость с НДС за ВА401 с рабочим током до 6,3А

Преимущества

  • Защита от короткого замыкания (КЗ)
  • Защита по току перегрузки
  • Защита по выпадению фаз
  • Диапазон токовой нагрузки до 80А
  • Коммутационная износостойкость: не менее 100 000 циклов (Max частота коммутации 25 циклов/час)
  • Описание
  • Характеристики

Назначение
Автоматические выключатели защиты двигателя серии ВА-400 (DEKraft — Schneider Electric) предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от короткого замыкания, перегрузки и отключения фазы.
Применяются в системах вентиляции, насосном оборудовании, станках и другом оборудовании, где необходимо обеспечить защиту двигателей .

Описание
ВА-401 и ВА-402 состоят из корпуса, изготовленного из негорючей пластмассы, электромагнитного расцепителя, регулируемого теплового расцепителя и т.д.
На автоматическом выключателе имеется возможность регулирования диапазона тока теплового расцепителя. Как правило, устанавливают значение равное номинальному току двигателя или близко к нему. Тепловой расцепитель тепловой не разрывает цепь, пока сила тока в ней не достигнет 1.1 х ток установки, что воспринимается аппаратом как перегрузка.

Габаритные размеры

Технические характеристики

НаименованиеВА-401ВА-402
Номинал. рабочее напряжение Uн, В220-660 В220-660 В
Диапазон установки тока теплового расцепителя0,1- 0,160,1- 0,250,25- 0,400,40- 0,630,63-1,001,0-1,61,6- 2,52,5- 4,04,0- 6,36,0-10,09,0-14,013,0-18,017,0-23,020,0-23,024,0-32,025,0-40,040,0-63,056,0-80,0
Номинал. предельная наибольшая отключающая способность Icu, кА при400/415В505050505050505050505050505050505050
Номинальная рабочая отключающая способность Ics, %100%lcu50%lcu50%lcu
Класс расцепления10А10А
Номинальное напряжение изоляции Ui, B690690
Номинальное импульсное напряжение Uimp, kB66
Механическая износостойкость1000010000
Электрическая зносостойкость20002000
Сечение подключаемого провода, мм22х635
Усилие затяжки зажимных винтов, Нм1,74
Условие эксплуатацииУХЛ4УХЛ4

Таблица подбора автоматического выключателя по номиналу двигателя

Мощность электродвигателя, кВтЛинейный ток, АУставка теплового расцепителя, ААртикулРеференсСтарое наименование
0,180,60,63 . 1ВА401-0,63-1,00А21201ВАМУ1
0,250,91 . 1,6ВА401-1,00-1,60А21202ВАМУ1,6
0,371,21 . 1,6ВА401-1,00-1,60А21202ВАМУ1,6
0,551,51,6 . 2,5ВА401-1,60-2,50А21203ВАМУ2,5
0,7521,6 . 2,5ВА401-1,60-2,50А21203ВАМУ2,5
1,12,72,5 . 4ВА401-2,50-4,00А21204ВАМУ4
1,53,62,5 . 4ВА401-2,50-4,00А21204ВАМУ4
2,25,24 . 6,3ВА401-4,00-6,30А21205ВАМУ6,3
3,07,36 . 10ВА401-6,00-10,0А21206ВАМУ10
4,08,99 . 14ВА401-9,0-14,0А21207ВАМУ14
5,511,39 . 14ВА401-9,0-14,0А21207ВАМУ14
7,515,613 . 18ВА401-13,0-18,0А21208ВАМУ18
11,02220 . 25ВА401-20,0-25,0А21210ВАМУ25
15,02924 . 32ВА401-24,0-32,0А21211ВАМУ32

Схема подключения

Монтаж

При монтаже кроме электрических характеристик важны габариты автоматов и способ монтажа. Рассмотрим самый распространенный тип автоматов – модульный. Модульные выключатели могут крепиться на панель или на стандартную DIN-рейку.

Для первого на корпусе предусмотрены монтажные отверстия — гнезда для крепления на болты. Для второго способа на модульном автоматическом выключателе предусмотрены крепежный зацеп и защелка.

Современные распределительные щитки оборудованы DIN-рейками. Модульные автоматы группируются на рейках по «обязанностям»: линии освещения, линии розеток, линия внешнего освещения (во дворе), линия для гаража (если не выделена до вводного автомата), отдельные автоматы для электроплиты и бойлера.

Замена электропроводки своими руками. Читайте об этом в нашей статье.

Хотите узнать все про монтаж электропроводки в деревянном доме? Мы предоставили Вам эту информацию.

Вводной автомат размещается на верхней рейке (или крепится к панели), чтобы вводной кабель можно было подключить к верхним клеммам автомата. Номинальный ток вводного автомата должен быть равен или быть больше суммы номинальных токов линейных автоматов (на 5-10%).

При монтаже автоматов используется соединительная шина – гребенка. Ее применение помогает избежать путаницы в разводке. Если же гребенки нет, используются отрезки провода с большей пропускной способностью по току, чем у автоматов.

Все соединения в клеммах должны быть хорошо зафиксированы (незатянутые соединения могут искрить, нагреваться и, рано или поздно, стать причиной выхода автомата из строя).

При покупке автоматических выключателей обязательно интересуйтесь гарантиями производителей. Первая тройка лидеров в производстве автоматических выключателей: ABB, Legrand, Schneider Electric. Гарантийный срок эксплуатации произведенных ими автоматических выключателей превышает 2 года (но этим не ограничивается).

Видео о выборе автоматического выключателя по току

Плавкие предохранители в электросетях до 1000 В

Различают плавкие предохранители с большой тепловой инерцией, т. е. способностью выдерживать значительные кратковременные перегрузки током, и безынерционные, обладающие малой тепловой инерцией и, следовательно, весьма ограниченной способностью к перегрузкам.

К первым относятся все установочные предохранители с винтовой резьбой и свинцовым токопроводящим мостиком, ко вторым — трубчатые предохранители с медным токопроводящим мостиком.
Номинальный ток плавкой вставки I в для предохранителей с большой тепловой инерцией определяется только по величине длительного расчетного тока линии I дл из соотношения

Номинальный ток плавкой вставки для безынерционных предохранителей должен удовлетворять двум условиям, одно из которых выражается соотношением (4-5), а другое -одной из приведенных ниже формул (4-6), (4-7) или (4-8).
При защите ответвления к одиночному электродвигателю с нечастыми пусками и длительностью пускового периода не более 2-2,5 сек. (электродвигатели металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов и т. п.)

при защите ответвления к одиночному электродвигателю с частыми пусками (электродвигатели кранов) или большой длительностью пускового периода (двигатели центрифуг, дробилок и т. п.)

при защите магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку,

В последних трех формулах:
I п — пусковой ток электродвигателя, а;
I кр — максимальный кратковременный ток линии:

где I ‘п — пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых двигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, а;
I ‘дл — длительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы двигателей), определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей), а.

Для электродвигателей ответственных механизмов с целью особо надежной отстройки предохранителей от толчков тока допускается при выборе предохранителя пользоваться формулой (4-7), принимая знаменатель равным 1,6 независимо от условий пуска электродвигателя, если кратность тока к. з. удовлетворяет условиям, указанным в столбце 3, табл. 7-8.
Номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления к сварочному аппарату выбирается из соотношения
где I н.св — номинальный ток сварочного аппарата при номинальной продолжительности включения, а; ПВ — номинальная продолжительность включения аппарата, выраженная в долях единицы.
Номинальный ток плавкой вставки для защиты ответвления к сварочному аппарату можно принимать равным длительно допустимому току на прокладываемый для питания сварочного аппарата провод.
Технические данные плавких предохранителей приведены в таблицах.
Избирательность защиты плавкими предохранителями магистральной линии с ответвлениями достигается последовательным увеличением величин плавких вставок на отдельных участках линии по мере приближения к пункту питания.
В табл. 4-37 приведены соотношения плавких вставок предохранителей ПН2 на большие и меньшие величины номинального тока для сетей особо ответственного назначения в зависимости от отношения тока короткого замыкания I к к номинальному току плавкой вставки с меньшей величиной I в.м , показывающие, какую величину номинального тока плавкой вставки I в.б следует выбрать, чтобы в любых неблагоприятных условиях обеспечить необходимую избирательность.
Так как приведенные значения выведены для обеспечения избирательности при наименее благоприятных условиях, в обычной практике достаточная надежность получается, если исходить из средних отступлений от типовых характеристик. Необходимые для этих случаев соотношения приведены в табл. 4-38.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector