Выбор пуско-защитной аппаратуры

Электрическими аппаратами пуска, управления и защиты называют электротехнические устройства и механизмы, предназначенные для включения и отключения, обеспечения определенного режима работы и для защиты электроприемников и электрических цепей. Аппарат может выполнять одну или несколько из указанных функций.

Аппараты для защиты электрических цепей выбирают по следующим основным параметрам:

– номинальному напряжению;

– номинальному току;

– предельной коммутационной способности;

– селективности.

При этом должны выполняться условия:

,                                           

где – соответственно номинальные напряжения аппарата и сети, В;

 – соответственно номинальный ток аппарата и расчетный ток электроприемника, А;

 – максимальное значение тока короткого замыкания, которое аппарат способен отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии (это значение тока КЗ называют предельной коммутационной способностью выключателя, ПКС), А;

  – максимально возможное значение трехфазного тока короткого замыкания в месте установки аппарата, А.

Расчетный ток для одиночного электроприемника:

,                                                

где         – номинальный ток электродвигателя, А.

Расчетный ток для группы электроприемников определяют исходя из условий одновременной их работы в технологическом цикле:

где      – максимальная сумма номинальных токов одновременно работающих n электроприемников, А.

Условия выбора предохранителей:

.                                             

Номинальный ток плавкой вставки I_в ,А,  для защиты электродвигателя

.                                                  

Номинальный ток плавкой вставки для защиты группы электродвигателей:

,                                

где    – пусковой ток электродвигателя наибольшей мощности в группе электродвигателей, А;

 сумма номинальных токов m электродвигателей, работающих одновременно в момент включения электродвигателя наибольшей мощности, А;

  – коэффициент, зависящий от условий пуска.

При времени пуска 2…5 с (пуск легкий) – ; для тяжелых условий пуска (длительность около 10 с) – 1,6 –2.

Селективная работа предохранителей будет обеспечена, если номинальные токи плавких вставок однотипных предохранителей, включенных последовательно, различают между собой не менее чем на 2 ступени.

Для однотипных предохранителей селективность проверяют сопоставлением их защитных характеристик с учетом 25%-го, а в ответственных случаях – 50%-го разброса по времени срабатывания. Зоны возможных характеристик, построенные с учетом этих разбросов, не должны накладываться или пересекаться в пределах токов от номинального до максимально возможного или, по крайней мере, до наиболее вероятного тока КЗ за нижестоящим предохранителем. На практике зоны не строят, а сопоставляют время плавления плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания , и время плавления плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к нагрузке . Селективность обеспечивается, если выполняются условия: при учете 25%-го разброса ; при учете 50%-го разброса . Известен также метод проверки селективности сопоставлением сечений плавких вставок. В этом случае селективность проверяют следующим образом.

Определяют отношение сечений двух последовательно установленных плавких вставок по формуле

,                                                   

где  сечение плавкой вставки, расположенной ближе к источнику питания;

сечение плавкой вставки, расположенной дальше от источника питания, то есть ближе к нагрузке.

Полученное значение а сравнивают с данными таблицы 8.1, где приведены наименьшие значения а, при которых обеспечивается селективность. Селективность защиты будет обеспечена, если расчетное а равно табличному или больше него.

Если предохранители находятся на разных ступенях напряжения, то сечение плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания, нужно привести к напряжению предохранителя, расположенного ближе к нагрузке, по формуле

,                                                        

где  коэффициент трансформации.

Таблица 6.1 – Значения коэффициента а, при котором обеспечивается селективность защиты

Автоматические выключатели выбирают исходя из следующих условий:

;                                                   

;

,                                           

где  – соответственно номинальные напряжения автоматического выключателя и сети, В;

     – номинальный ток автоматического выключателя, А;

– номинальный ток расцепителя, А;

I_c.o        – ток срабатывания отсечки, А;

      – коэффициент надежности;

I_max   – максимальный ток в линии, питающей потребителя, А.

Для одного электродвигателя:

.                                                            

Для группы электродвигателей:

.                                          

Тепловые расцепители автоматических выключателей откалиброваны для температуры окружающей среды 40⁰ С, если температура окружающей среды t не равна 40⁰ С, то номинальный ток теплового расцепителя и ток срабатывания защиты от перегрузки определяют по формулам:

;                     

,                              

где  – температурный коэффициент.

Автоматические выключатели серии ВА имеют регулировку номинального тока тепловых расцепителей в пределах (0,8–1,0) ; серии АП50Б – (0,6–1,0) . Поэтому при выборе номинальных токов тепловых расцепителей должно выполняться условие:

– для автоматических выключателей типа ВА

,                                             

–для автоматических выключателей типа АП50Б

.                                             

Это дает возможность получать ток уставки I_у равным расчетному току, т.е.

.                                                                     

Для согласования с токами отсечек автоматических выключателей отходящих от щита линий с целью предотвращения отключения автоматического выключателя, защищающего линию питания щита при коротком замыкании за выключателем отходящей линии, когда обе защиты находятся на грани срабатывания, должно выполняться условие:

,                                               

где  – ток отсечки автоматического выключателя, защищающего линию питания щита, А;

 коэффициент надежности согласования, принимается равным 1,3–1,5;

– наибольший из токов срабатывания отсечек автоматических выключателей отходящих линий, при параллельной работе линий принимается равным сумме токов срабатывания отсечек этих линий.

Селективность предохранителей и автоматических выключателей проверяется путем сопоставления их защитных характеристик.

Для каждого аппарата цепи управления определяют токи, потребляемые ими при включении и при удержании. Мощности, потребляемые втягивающими катушками, приводятся в справочниках.

Аппараты цепи управления, как правило, не все одновременно включаются или включены, что обусловлено требованиями технологического процесса. Поэтому при выборе аппаратов защиты выявляют все возможные варианты работы аппаратов. Для каждого варианта определяют расчетный  и максимальный токи, протекающие на участке, где установлен защитный аппарат:

,                                 

,                             

где  – сумма токов, протекающих через катушки при удержании m ранее включенных аппаратов и n аппаратов включающихся;

 – сумма токов, протекающих через n аппаратов при включении.

Из рассмотренных вариантов выявляют наибольшее из значений токов  и .

При выборе автоматического выключателя для защиты цепей управления должны соблюдаться условия:

;                                                    

;                                                

.                                                   

Если принят предохранитель, то

.                                               

Пускатели магнитные выбирают по:

- номинальному току главной цепи;

- электрическому исполнению (реверсивные, нереверсивные);

- защищенности (открытое исполнение – IP00, в оболочке – IP54);

- наличию тепловых реле (без реле, с реле);

- наличию кнопок управления и сигнальной лампы, встроенной в оболочку пускателя;

- числу контактов вспомогательной цепи;

- номинальному напряжению втягивающих катушек;

- области применения (для частых и нечастных включений);

В релейно-контактных схемах управления производственными процессами применяют различного рода электрические реле переменного и постоянного тока. Реле выбирают по:

- назначению;

- напряжению и току обмотки;

- типу;

- длительно допустимому току и коммутационной способности

контактов.

При выборе из числа нескольких типов технически равноценных для данной схемы реле следует учитывать их габариты и стоимость.

В бесконтактных схемах широко используются микросхемы. В основном применяются логические микросхемы серий К155, К176, К511, К561. Применение пассивных элементов электроники (резисторы, конденсаторы и т.д.) связано с условиями окружающей среды и максимальными электрическими параметрами. Это необходимо учитывать при их выборе. Использование силовых полупроводниковых приборов (тиристоров, транзисторов) связано с максимальными электрическими режимами. Проверяют максимальную расчетную рассеивающую мощность полупроводникового прибора и при необходимости устанавливают его на охладитель.

В электрических схемах для оповещения обслуживающего персонала о техническом состоянии и положении включающих и отключающих аппаратов, последовательности технологических операций и аварийном состоянии применяют сигнализацию. Сигнализация может быть световая (лампы), звуковая (звонок, сирена, ревун) и визуальная (токовые указательные реле). Технические данные некоторых аппаратов сигнализации приведены в таблицах 6.3 –10.

Таблица 6.3 – Техническая характеристика магнитных пускателей

серии ПМЛ

Продолжение таблицы 6.3

Таблица 6.4 – Технические данные электротепловых реле типа РТЛ при