Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор автоматических выключателей — Автоматические выключатели серий АЕ20 и АЕ20М

Выбор автоматических выключателей — Автоматические выключатели серий АЕ20 и АЕ20М

Сокращенное условное обозначение АЕ20ХХХ. Расшифровка в порядке написания: АЕ — выключатель автоматический; 20—номер разработки; X — условное обозначение номинального тока: 2 — 16 А, 4—63 А, 5—100 А, 6—160 А; X —число полюсов в комбинации с максимальными расцепителями тока, 3 — трехполюсные с электромагнитными расцепителями, 4 или 6 —соответственно одно- или трехполюсные с электромагнитными и тепловыми расцепителями; наличие буквы М — модернизированные выключатели.
Технические данные приведены в табл. 8 и 9. Характеристика защиты — ограниченно зависимая.
Тепловые расцепители без температурной компенсации откалиброваны при температуре 40 °С, с температурной компенсацией — при 20 °С. Тепловые расцепители при нагрузке всех полюсов из холодного состояния не срабатывают при токе 1,05 /в.расц в течение 2 ч; срабатывают при токе 1,25 /и.расц в течение не более 20 мин при наличии температурной компенсации и не более 30 мин при ее отсутствии; срабатывают при токе 7/и.расц в течение 3—15 с при наличии температурной компенсации и 1—16 с при ее отсутствии; однополюсные выключатели на номинальный ток 63 А срабатывают при токе 1,35/ и.расц а течение менее 1 ч.
Регулировка тока срабатывания тепловых расцепителей— (0,9—1,15) / и.расц, а для тепловых расцепителей, номинальный ток которых равен номинальному току выключателя— (0,9—1,0) / и.расц.
Разброс тока срабатывания электромагнитных расцепителей ±20%, после испытаний допускается дополнительное отклонение уставок на ±15 %.
Собственное время отключения выключателя не превышает 0,04 с при токах, близких к /с.о, при увеличении тока оно уменьшается. Минимальное собственное время отключения — около 0,01 с.
Автоматические выключатели серии ВА. Сокращенное обозначение ВАХХ-ХХ. Расшифровка в порядке написания: ВА — выключатель автоматический; XX — номер унифицированной серии, 51— нетокоограничивающее с электромагнитными и тепловыми -расцепителями или только с электромагнитными расцепителями, 52 — токоограничивающие с электромагнитными и тепловыми или только с электромагнитными расцепителями, 53— токоограничивающие неселективные с полу-
Таблица 8. Автоматические выключатели серий АЕ20 и АЕ20М на напряжение до 660 В

Номинальный ток выключателя, А

Уставка или пределы регулирования,

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16

10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63

0,6; 0,8; 1: 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63

10; 12,5; 16; 20; 25;

16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160

*При наличии независимого расцепители не устанавливается электромагнитный расцепитель в одном из полюсов.

** Тепловой расцепитель имеет температурную компенсацию. Возможно исполнение без регулировки 1С.п и температурной компенсации С уставкой /с.ц=1,15 /я.расц.
Таблица 9. Предельная коммутационная способность выключателей АЕ20 и АЕ20М

Вид максимального расцепителя

ПКС*. действующее чение. кА, при напрящ .
НИН

Комбинированный Электромагнитный Комбинированный или
электромагнитный

0,3—1,6 0,3—1,6 2—6 8—16

Комбинированный или
электромагнитный

10—12,5 16—25 31,5—63^

Комбинированный иди
электромагнитный

Комбинированный или
электромагнитный

10—12,5
16-25 31,5—100

Комбинированный или
электромагнитный

16—25 31,5—40 50—100 125—160

3,5 (6) 6(15) 9*** (15) 11,5*** (17)

* В скобках указано значение ОПКС. ** Для однополюсных выключателей.
*** Для пыле- и брызгозащищенных выключателей (со степенью защиты IP54) ПКС меньше указанной, см. каталожные данные.
проводниковыми и электромагнитными расцепителями, 54 — токоограничивающие высокой коммутационной способности с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями, 55 и 75 — селективные с полупроводниковыми расцепителями, 56 — без максимальных расцепителей; XX—условное обозначение номинального тока: 25—25 А, 29—63 А, 30—80 А, 31—100 А, 32- 125 А, 33—160 А, 35—250 А. 37—400 А, 39—630 А, 41- 1000 А, 43—1600 А, 45—2500 А, 47—4000 А.
В обозначении выключателей с номинальным током до 160 А вместо разделительного знака «—» может указываться буква «Г», что означает, что выключатель предназначен специально для защиты электродвигателей.
Выключатели с полупроводниковым расцепителем серии БПР (табл. 25). Характеристика защиты — ограниченно зависимая, а для селективных выключателей — трехступенчатая.
Защитная характеристика выключателей переменного тока приведена на рис. 12. Полупроводниковый расцепитель (реле БПР) допускает ступенчатую регулировку номинального тока расцепителя /и.расц (ток срабатывания защиты от перегрузки соответствует току 1,25/и.расц) > тока срабатывания отсечки /с.о (точки А, Б, В, Г, Д); времени срабатывания защиты от перегрузки fc.n при токе 6/ц.расц (точки Е, Ж, Я); времени срабатывания отсечки tc.o (точки К, JI, М) для селективных выключателей. Начало зоны токов мгновенного срабатывания (третьей ступени защитной характеристики) на рисунке показано условно, значение тока мгновенного срабатывания /с .мгн зависит от номинального тока выключателя. Штрихпунктиром обозначена характеристика срабатывания отсечки неселективных выключателей.
Реле БПР не реагирует на апериодическую составляющую пусковых токов электродвигателей в течение одного периода. Коэффициент возврата реле 0,97—0,98. Разброс тока срабатывания с учетом всех влияющих факторов составляет ориентировочно ±30 % для /с.о и ±20 % для /с.п. Разброс тока срабатывания третьей ступени защиты /с.мГп допускается только в сторону его увеличения. Разброс времени срабатывания селективных выключателей при к. з. составляет ±0,02 с. Длительность протекания тока к. з., при которой еще не срабатывает селективная отсечка, составляет при уставках по шкале 0,1; 0,2; 0,3 с соответственно 0,05; 0,15 И 0,25 с. Нельзя эксплуатировать выключатель переменного тока с реле БПР при последовательном соединении полюсов. Источником оперативного тока полупроводникового реле, обеспечивающим отключение выключателя при к. з., являются встроенные трансформаторы тока.

Таблица 9. Выключатели типа ВА53, ВА54, ВА55, ВА75 переменного тока ив напряжение до БВО В

Действующее значение тока.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен 120 % наибольшей уставки отсечки полупроводникового расцепители.

Рис. 8. Защитные характеристики выключателей переменного тока серий ВА53, ВА54, ВА55, ВА75 с полупроводниковым расцепителем.
Наличие регулировки в точках Г, Д, К, J1, М зависит от типа и номинального тока выключателя

Реле БПР может быть выполнено по заказу без защиты от перегрузки, а также с защитой от однофазных i к. з., срабатывающей при токе однофазного к. з. не менее 0,5 /и.расц и не более /и.расц (ток срабатывания не регулируется), с установленной выдержкой времени — для селективных и без выдержки времени — для неселективных выключателей. Характеристика защиты от однофазных к. з. ограниченно зависит от тока (рис. 8).
Выключатели с электромагнитными и тепловыми расцепителями (табл. 10—13). Характеристика зашиты — ограниченно зависимая для выключателей с комбинированными расцепителями и независимая — для выключателей с электромагнитными расцепителями.

Читайте так же:
Выключатель массы для луаз

10. Трехполюсные автоматические выключатели ВА51 Т и Д52 с номинальным током до 160 А, напряжением до 660 В

* Значения ПКС указаны в цикле О—ВО. В цикле О—ВО—ВО значения ПКС могут быть меньше и принимаются по каталожным Данным. Все значения ориентировочные и будут уточняться по результатам испытаний.
. ** Для выключателей со степенью защиты 1PS4 ПКС=2.0 кА.

Рис. 9. Характеристика защиты от однофазных к. в. выключателей с полупроводниковым расцепителем селективных ВА55 и ВА75 с уставками времени срабатывания отсечки 0,3 с (кривая /): 0,2 с (кривая 2); 0,1 с (кривая 3) и не- селективных ВА53, ВА54 (кривая 4)
Разброс тока срабатывания отсечки для новых выключателей ±20%, для выключателей, бывших в эксплуатации, ±30%.
Тепловые реле откалиброваны при температуре 40"С. Тепловые реле выключателей, имеющих в обозначении букву «Г» и предназначенных для защиты электродвигателей, при одновременной нагрузке всех полюсов не срабатывают при токе 1,05 /и.расп в течение менее 2 ч; срабатывают из нагретого состояния при токе 1,2 /„.расц в течение не более 30 мин и при токе 1,5 h.расц менее чем за 2 мин; срабатывают при токе -7/„.раса в течение 3—15 с из холодного состояния.
Тепловые реле остальных выключателей с номинальным током до 63 А не срабатывают в течение 1 ч из холодного состояния при токе 1,05 /и.расц, срабатывают в течение менее 1 ч из нагретого состояния при токе 1,35 /и.расц; с номинальным током более 63 А не срабатывают в течение менее 2 ч из холодного состояния при токе 1,05 и.расц. и срабатывают в течение менее 2 ч из нагретого состояния при токе 1,25 /и.расц.
При нагрузке не всех полюсов ток срабатывания тепловых расцепителей увеличивается на 10 % при двухполюсной и на 20 % при однополюсной нагрузке. Выключатели, кроме предназначенных для защиты электродвигателей (имеющих в обозначении букву «Г»), могут поставляться без тепловых расцепителей. Выключатели с номинальным током до 100 А включительно имеют регулировку номинального Тока тепловых расцепителей в пределах (0,8—1) /и.расц, двухполюсные выключатели могут поставляться без этой регулировки.

таблица 10. Трехполюсные автоматические выключатели ВА51, ВА52 с номинальным током 250—630 А, напряжением до 660 В

* Кратность тока срабатывания тепловых расцепителей— 1,25. ** В числителе —в цикле О—ВО, в знаменателе в цикле О— ВО—ВО.

Уставка теплового расцепителя автоматического выключателя. Особенности работы автоматических выключателей с микропроцессорными расцепителями

Автоматические выключатели характеризуются номинальным напряжением и током, а их токовые расцепители – номинальным током и током уставки. Кроме того, автоматические выключатели характеризуются допустимым значением тока короткого замыкания, который они могут отключить без повреждения.

Номинальное напряжение автоматического выключателя U НОМ,АВТ. соответствует наибольшему номинальному напряжению сети, в которой разрешается применять данный автоматический выключатель.

Номинальный ток автоматического выключателя I НОМ. АВТ . Это наибольший ток, протекание которого через автоматический выключатель допустимо в течение неограниченно длительного времени.

Номинальный ток расцепителя I НОМ. РАСЦ. это наибольший ток, протекание которого допустимо в течение неограниченного времени и который не вызывает срабатывания расцепителя.

Ток уставки электромагнитного расцепителя I УСТ. ЭЛ. МАГН. это наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель.

Номинальный ток уставки теплового расцепителя или теплового элемента комбинированного расцепителя I НОМ. УСТ. ТЕПЛ. — это наибольший ток расцепителя, при котором расцепитель не срабатывает.

Каждый автоматический выключатель имеет определенную защитную характеристику – зависимость времени срабатывания от тока, проходящего через расцепитель.

Конструкции автоматических выключателей различаются расцепителями — встроенными устройствами в виде защитных реле для отключения.

Электромагнитные расцепители выключателей серии А3100 срабатывают практически мгновенно (за 0,02 с).

Тепловые расцепители отключают цепь в зависимости от длительности и силы тока, превышающего его уставку. Так, при нагрузке: 1,1´ Iп.расц он не работает в течении 1 ч и сработает при 1,35´Iп.расц не более чем за 30 мин, а при 6,0´Iп.расц — не более чем за 2. 10 с.

Комбинированные расцепители (электромагнитный и тепловой) выключатель мгновенно срабатывает при сверхтоках и с выдержкой времени от перегрузок, определяемой тепловым расцепителем.

Условия выбора автоматических воздушных выключателей сводятся к следующему:

1.номинальное напряжение выключателя должно соответствовать напряжению сети, то есть

номинальный ток автомата должен быть равен рабочему или превышать его:

2.номинальный ток расцепителя автомата должен быть равен рабочему току, электроприемника или превышать его:

3.правильность срабатывания электромагнитного расцепителя автомата проверяют из условия

Если выбирается автоматический выключатель для группы двигателей, то ток отсечки электромагнитного расцепителя:

ISн.авт=I 1 +I 2 +I 3

Iсраб.расц= 1,5. 1,8´[åIн+(Iп.нб -Iн.нб)]

где: Iп.нб и Iп.нб -пусковой и номинальный токи электроприёмника, у которого эти значения наибольшие.

03. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ДЛЯ ОТДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ДЛЯ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Автоматические выключатели характеризуются номинальным напряжением и током, а их токовые расцепители – номинальным током и током уставки. Кроме того, автоматические выключатели характеризуются допустимым значением тока короткого замыкания, который они могут отключить без повреждения.

Номинальное напряжение автоматического выключателя U НОМ,АВТ. соответствует наибольшему номинальному напряжению сети, в которой разрешается применять данный автоматический выключатель.

Номинальный ток автоматического выключателя I НОМ. АВТ . Это наибольший ток, протекание которого через автоматический выключатель допустимо в течение неограниченно длительного времени.

Номинальный ток расцепителя I НОМ. РАСЦ. это наибольший ток, протекание которого допустимо в течение неограниченного времени и который не вызывает срабатывания расцепителя.

Ток уставки электромагнитного расцепителя I УСТ. ЭЛ. МАГН. это наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель.

Номинальный ток уставки теплового расцепителя или теплового элемента комбинированного расцепителя I НОМ. УСТ. ТЕПЛ. — это наибольший ток расцепителя, при котором расцепитель не срабатывает.

Каждый автоматический выключатель имеет определенную защитную характеристику – зависимость времени срабатывания от тока, проходящего через расцепитель.

Конструкции автоматических выключателей различаются расцепителями — встроенными устройствами в виде защитных реле для отключения.

Читайте так же:
Держатель для батареек с выключателем

Электромагнитные расцепители выключателей серии А3100 срабатывают практически мгновенно (за 0,02 с).

Тепловые расцепители отключают цепь в зависимости от длительности и силы тока, превышающего его уставку. Так, при нагрузке: 1,1´ Iп.расц он не работает в течении 1 ч и сработает при 1,35´Iп.расц не более чем за 30 мин, а при 6,0´Iп.расц — не более чем за 2. 10 с.

Комбинированные расцепители (электромагнитный и тепловой) выключатель мгновенно срабатывает при сверхтоках и с выдержкой времени от перегрузок, определяемой тепловым расцепителем.

Условия выбора автоматических воздушных выключателей сводятся к следующему:

1.номинальное напряжение выключателя должно соответствовать напряжению сети, то есть

номинальный ток автомата должен быть равен рабочему или превышать его:

2.номинальный ток расцепителя автомата должен быть равен рабочему току, электроприемника или превышать его:

3.правильность срабатывания электромагнитного расцепителя автомата проверяют из условия

Если выбирается автоматический выключатель для группы двигателей, то ток отсечки электромагнитного расцепителя:

ISн.авт=I 1 +I 2 +I 3

Iсраб.расц= 1,5. 1,8´[åIн+(Iп.нб -Iн.нб)]

где: Iп.нб и Iп.нб -пусковой и номинальный токи электроприёмника, у которого эти значения наибольшие.

Ни для кого не секрет, что автоматические выключатели это не просто рубильники, которые пропускают рабочий ток и обеспечивают два состояния электрической цепи: замкнутое и разомкнутое. Автоматический выключатель — это электрический аппарат, который в режиме реального времени «отслеживает» уровень протекающего тока в защищаемой цепи и отключает ее при превышении током определенного значения.

Самым распространенным сочетанием в автоматических выключателях является комбинация теплового и электромагнитного расцепителя. Именно эти два вида расцепителей обеспечивают основную защиту цепей от сверхтоков.

Тепловой расцепитель предназначен для отключения токов перегрузки электрической цепи. Тепловой расцепитель конструктивно состоит из двух слоев металлов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения. Это и позволяет пластине изгибаться при нагреве и воздействовать на механизм свободного расцепления, в конечном итоге, отключая аппарат. Такой расцепитель еще называют термобиметаллическим расцепителем по названию основного элемента — биметаллической пластины.

Однако этот вид расцепителя обладает существенным недостатком — его свойства зависят от температуры окружающей среды. То есть, при слишком низкой температуре даже если цепь будет перегружена — тепловой расцепитель автоматического выключателя может не отключить линию. Возможна и обратная ситуация: в очень жаркую погоду автоматический выключатель может ложно отключать защищаемую линию, за счет нагрева биметаллической пластины окружающей средой. К тому же тепловой расцепитель потребляет электрическую энергию.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки и подвижного стального сердечника, удерживаемого пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится электромагнитное поле, однако его силы не хватает, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Устройство механизма электромагнитного расцепителя показано на примере АП50Б

Этот вид расцепителя не обладает таким большим потреблением электрической энергии, как тепловой расцепитель.

В настоящее время широкое распространение получили электронные расцепители на базе микроконтроллеров. С их помощью можно осуществлять точную настройку следующих параметров защиты:

  • уровень рабочего тока защиты
  • время защиты от перегрузки
  • время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
  • ток селективной отсечки
  • время селективной токовой отсечки

Реализованная функция проведения самотестирования работоспособности механизма свободного расцепления с помощью кнопки ТЕСТ позволяет проводить проверку аппарата потребителем.

Регулировка параметров настройки электрической цепи на лицевой панели устройства позволяет персоналу без лишнего труда понять, как настроена защита отходящей линии.

С помощью поворотных переключателей на лицевой панели устанавливается уровень рабочего тока цепи. Регулировка уставки рабочего тока расцепителя IR устанавливается в кратности: 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95; 1,0 к номинальному току выключателя.

Существует два режима работы полупроводникового расцепителя при перегрузке электрической цепи:

  • с «тепловой памятью»;
  • без «тепловой памяти»

«Тепловая память» является эмуляцией работы теплового расцепителя (биметаллической пластины): микропроцессорный расцепитель программным способом задает время, которое потребовалось бы для остывания биметаллической пластины. Данная функция позволяет оборудованию и защищаемой цепи больше времени остывать и, соответственно, их срок службы не снижается.

Одним из преимуществ является установка уровня тока и времени срабатывания автоматического выключателя при коротком замыкании, что осуществляет необходимую селективность защиты. Это необходимо для того, чтобы вводной автоматический выключатель отключился позже, чем ближайшие к аварии аппараты. Важно отметить, что, в отличие от теплового расцепителя, уставки по времени в микропроцессорном расцепителе не меняются при изменении температуры окружающей среды.

Регулировка уставки тока селективной токовой отсечки выбирается кратно рабочему току I R: 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

Регулировка уставки времени селективной токовой отсечки выбирается в секундах: 0 (без выдержки времени); 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4.

Электромагнитная совместимость микропроцессорных расцепителей автоматических выключателей OptiMat D позволяет применять эти аппараты в общепромышленных электроустановках. В свою очередь, электромагнитные поля, создаваемые элементами микропроцессорного расцепителя не оказывают негативного влияния на окружающую технику.

Рассмотрим выбор уставок на примере микропроцессорного расцепителя MR1-D250 автоматического выключателя OptiMat D. Имеется асинхронный двигатель АИР250S2 с параметрами Р=75 кВт; cosφ=0,9; Iп/Iном=7,5; для которого нужно выбрать уставки защищающего аппарата (автоматический выключатель защищает непосредственно линию с данным электродвигателем). Примем следующие условия: пуск электродвигателя легкий и время пуска равное 2 с.

Выбираем для нашего двигателя уставку в 4 секунды с функцией тепловой памяти:

В нашем случае номинальный ток электродвигателя составляет 126,6 А. Соответственно, выставляем переключатель регулировки номинального тока выключателя на значение 0,56, чтобы ближайшее значение получилось 140 А.

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал ложно от пусковых токов, кратность которых для выбранного двигателя составляет 7,5 примем уставку селективной токовой отсечки равную 8.

Т. к. данный выключатель будет устанавливаться непосредственно для защиты электродвигателя для обеспечения селективности в действии выключателей принимаем мгновенную селективную токовую отсечку (без выдержки по времени).

Следует также отметить, что при превышении током короткого замыкания значения в 3000 А выключатель будет срабатывать мгновенно, то есть без выдержки по времени.

Читайте так же:
Индуктивные датчики конечный выключатель

Таким образом, мы рассмотрели пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя, обеспечивающие защиту асинхронного двигателя. Данный пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя не является техническим руководством. В конечном виде панель настройки микропроцессорного расцепителя автоматического выключателя будет выглядеть так:

Электромагнитная совместимость, соответствующая требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010, и возможность внедрения в систему автоматизации делает автоматические выключатели более надежными, удобными и выгодными решениями по многим показателям.

Защита электродвигателя. Виды устройств

Особенностью защиты электродвигателя от перегрузок и короткого замыкания является повышенный пусковой ток, который может в семь раз превышать номинальное значение. Самые сильные перегрузки на старте свойственны асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, которые наиболее используемые в быту и на производстве, поэтому правильная их защита, а также предохранение электропроводки цепей питания электродвигателей являются особенно актуальными.

В бытовой электротехнике проблема с большими стартовыми токами электродвигателей решена при помощи автоматических выключателей, у которых отключение (отсечка) происходит не сразу после превышения номинального тока, а спустя некоторое время.

Данного отрезка времени, который зависит от время-токовой характеристики автомата защиты, должно хватить, чтобы вал электродвигателя раскрутился до рабочих оборотов, и потребление тока снизилось до номинального уровня. Но автоматические выключатели не обладают гибкостью точной настройки, поэтому для защиты электрических двигателей применяются специальные устройства защиты.

трехфазный автоматический выключательОбычный трехфазный автоматический выключатель часто используется для защиты электродвигателей

Функции и виды устройств защиты электродвигателей

Современные защитные устройства, или другими словами, автоматы защиты электродвигателя, (мотор автоматы), часто совмещаются в одном корпусе с коммутационными аппаратами запуска (пускателями) и выполняют такие функции:

  • Защита от тока короткого замыкания в цепи питания или внутри электродвигателя;
  • Защита от длительных перегрузок, связанных с превышением механической нагрузки на валу двигателя;
  • Предохранение от асимметрии (дисбаланса) фаз, или обрыва фазного провода;

 мотор автоматы с ручным управлениемСовременные мотор автоматы с ручным управлением

  • Тепловая защита от перегрева двигателя, осуществляемая при помощи дополнительных термодатчиков, установленных на кожухе или внутри электродвигателя;
  • Предохранение от некачественного напряжения;
  • Обеспечение выдержки времени для охлаждения электродвигателя после его аварийной остановки после перегрева;
  • Индикация режимов работы и аварийных состояний;
  • Опционально – отключение при исчезновении нагрузки на валу (например, для водяных насосов);
  • Совместимость с автоматическими системами контроля и управления.

Мотор автомат с ручной настройкойМотор автомат с ручной настройкой и автоматическим управлением

Ранее и до недавнего времени наиболее используемой схемой защиты электродвигателей было подключение в корпусе пускателя теплового реле, последовательно с контактором. Биметаллическая пластина теплового реле при длительной перегрузке нагревается и прерывает цепь самоподхвата контактора. Кратковременное превышение номинальной нагрузки при запуске мотора является недостаточным для нагрева и срабатывания биметаллической пластины. Более подробно о тепловом реле и его подключении можно прочитать в соответствующем разделе данного ресурса.

Контактор электромотораКонтактор электродвигателя с тепловым реле

Выбор автоматического выключателя

Поскольку первые две функции могут осуществляться обычными автоматическими выключателями, многие пользователи применяют их для защиты своих электродвигателей. Основным недостатком такого способа является отсутствие защиты от дисбаланса, обрыва фаз и скачков напряжения. Выбор автомата защиты осуществляется по его время токовой характеристике и по максимальному пусковому току электродвигателя.

Трехфазный автоматический выключательТрехфазный автоматический выключатель

Чтобы правильно подобрать автоматический выключатель по категории и номинальному току, нужно изучить его время токовую характеристику, о которой подробно рассказывается на одной из страниц данного сайта. Категории автоматов (А, B, C, D) определяются соотношением тока отсечки электромагнитного расцепителя к номинальному значению. Нужно иметь в виду, что время токовая характеристика категории не зависит от номинала автоматического выключателя.

Времятоковая характеристика Времятоковая характеристика автоматических выключателей категории «C»

Для предотвращения ложного срабатывания автоматического выключателя при запуске электродвигателя необходимо, чтобы кратковременный пусковой ток (Iпуск) не превышал значение отсечки (мгновенного срабатывания, Iмгн.ср) автомата. Отношение пускового (Iпуск) и номинального тока (In) можно узнать из бирки или паспорта электродвигателя, максимальное значение Iпуск/ In=7.

Если известна только мощность электродвигателя, то рассчитать номинальный ток можно по формуле In= Рn/(Un*√3*η*cosφ), где Рn – мощность, Un – напряжение, η – КПД, cosφ – коэффициент реактивной мощности двигателя.

Бирка Бирка электродвигателя с указанием мощности

Практический расчет защиты электродвигателей

На практике применяют поправочный коэффициент надежности Kн, который для автоматов с In<100A равен 1,4, а для In>100A принимают Kн=1,25. Поэтому должно соблюдаться условие Iмгн.ср ≥ Kн * Iпуск. Вначале автомат выбирают, исходя из наиболее близкого значения номинального тока автоматического выключателя IAB (указывается на корпусе) к рабочему току двигателя (In). Необходимое условие: IAB > Inт, где Кт = 0,85 – температурный коэффициент, если автомат устанавливается в шкафу или щитке, иначе Кт=1.

Например, имеется двигатель мощностью 5,5 кВт, η = 85%=0,85; cosφ = 0,8; Iпуск/ In = 7. Вначале нужно рассчитать I = Рn/(Un*√3*η*cosφ) = 5500/(380*√3*0,85*0,8) = 12,28 (А). Допустим, автомат устанавливается в шкаф, Кт = 0,85, значит Inт = 12,28/0,85 = 14,44 (А). Наиболее близким является автоматический выключатель на 16А, категории С, (ток мгновенного срабатывания в десять раз превышает номинальное значение).

калькуляторПри расчетах понадобится калькулятор

Теперь нужно проверить условие Iмгн.ср ≥ Kн * Iпуск. Мгновенное срабатывание защитного автомата наступает при Iмгн.ср = 16*10 = 160 (A), пусковой ток Iпуск= In*7 = 12,28*7 = 85,96 (А). Умножаем на Kн (1,4) — 85,96*1,4 = 120,3 (А). Проверяем условие 160 ≥ 120,3 — это значит, что автомат выбран верно. Для упрощенных расчетов, можно принимать номинальный ток двигателя, равным удвоению его мощности, выраженной в киловаттах.

Универсальный блок защиты электродвигателей

На рынке электротехнического оборудования все большую популярность набирает защита электродвигателя при помощи универсальных устройств защиты, так называемых мотор автоматов, которые выполняют все приведенные выше функции защиты. Данные устройства имеют модульную конструкцию и устанавливаются на DIN рейку и управляют работой силовых контакторов. Кроме приведенных функций, некоторые мотор автоматы позволяют точно регулировать различные параметры защитного отключения.

Мотор автоматМотор автомат с датчиками — катушками тока

Существует много разновидностей современных мотор автоматов, которые различаются коммутируемой мощностью, набором функций, способом управления, схемой подключения и внешним видом. Чтобы выбрать подходящий аппарат защиты для конкретного электродвигателя, необходимо знать его параметры номинального и пускового тока, а также нужно определиться с требуемым набором защитных функций и опций.

Читайте так же:
Автоматический выключатель мпо электромонтаж

Стоимость мотор автоматов прямо пропорциональна мощности электродвигателя и функциональным возможностям защиты. Мировыми лидерами по производству защитных мотор автоматов являются такие известные бренды: Schneider Electric, ABB, IEK, Novatek electro, и другие.

разные устройстваРазнообразие представленных на рынке устройств защиты электродвигателей

Приведенный на рисунке ниже автомат защиты двигателя (универсальный блок) позволяет настраивать номинальный и пусковой ток электродвигателя, допустимые пороги напряжения, может отслеживать механическую нагрузку на валу электродвигателя. Также осуществляется контроль за качеством изоляции обмоток электродвигателя с возможностью установки запрета на включение.

Постоянный мониторинг множества параметров работы позволяет продлить срок эксплуатации двигателя и приводимого в действие оборудования. Специальный дополнительный блок обмена информацией позволяет подключить устройство к автоматическим системам контроля.

Универсальный блок защитыУниверсальный блок защиты

Защита электромоторов на производстве

Очень часто, в момент включения мощных потребителей электроэнергии (P>100кВт) на мощных производствах во всей электросети, подключенной к трансформаторной подстанции, напряжение опускается ниже установленного минимума.

При данном кратковременном падении напряжения рабочие электромоторы не отключаются, но теряют обороты. При возобновлении нормального напряжения двигатель снова начинает набирать обороты, то есть работать в режиме запуска (перегрузки). Данное явление называют самозапуском.

графикИзменения скоростей двигателя в разных режимах самозапуска

Если биметаллическая пластина автоматического выключателя или термореле была достаточно прогрета из-за продолжительной нормальной работы электродвигателя, то в режиме самозапуска тепловой расцепитель может сработать, вызвав ложное срабатывание.

Для мощных электродвигателей на предприятиях для поддержания нормального режима работы, в том числе и после самозапуска, применяют релейную защиту с трансформаторами тока, включенными в цепь питания.

схемаСхема релейной защиты электродвигателя

Отклонения от нормы в силовых проводах электродвигателя с подключенными последовательно первичными обмотками токовых трансформаторов используются для срабатывания реле защиты, которые подключатся к вторичным обмоткам токовых трансформаторов по специальным схемам. Сложные расчеты данных мощных систем защиты осуществляются штатными сотрудниками, заведующими энергоснабжением предприятия, поэтому теория производственной электротехники не входит в тему данной статьи.

Устройство и селективность автоматических выключателей

Автоматический выключатель (АВ, автомат) — устройство, отключающее участок электрической цепи при возникновении в ней проблем (короткого замыкания, перегрузки и так далее). Автомат реагирует на превышение величины тока выше допустимого параметра, разрывает участок и защищает электрооборудование от повреждения и возможного возгорания. Вообще, защита от повышенных токов — основа почти всех электрических цепей , возникшая еще на этапе становления электричества и применяемая до сих пор .

Любое устройство, реагирующее на повышенные токи и работающее по принципу МТЗ, выполняет несколько функций:

  1. Быстрый разрыв поврежденной цепи для защиты от распространения повреждения.
  2. Селективная работа и надежность. Здесь подразумевается определение завышенного тока и его б езошибочное отключение автоматом , ближе всего находящимся к месту повреждения.

Виды перегрузок автоматических выключателей

  • Ток перегрузки — возникает при одновременном включении большой нагрузки или при выходе из строя одно го из подключенных устройств.
  • Ток КЗ — процесс, который имеет место при непосредственном касании фазы и нуля, без наличия какой-либо нагрузки.

Особенности перегрузок

  • Ток перегруза — параметр, который незначительно отличается от номинального тока . Он может иметь кратковременный характер, поэтому в мгновенном отключении нет нужды — процесс происходит с задержкой . Д ля каждой цепи может устанавливаться свой допустимый параметр перегрузки (иногда их несколько).
  • Ток КЗ — параметр, который в десятки, а то и в сотни раз превышает номинальный ток . Как следствие, расцепитель автомата быстро диагностирует КЗ и производит отключение. Важный момент — время отключение, которое должно быть минимальным (как правило, оно исчисляются долями секунд). Чем быстрей отключится поврежденный участок, тем ниже риски повреждения про водов и электроприемников .

как устроен автомат

Как устроен автомат ?

В теории для каждого их токов может быть вычислено индивидуальное время отключения, имеющее разную величину (от 1-2 секунд до 10-15 минут и более ). С другой стороны, ложная работа должна быть исключена. Если протекающий в цепи ток не несет риска для проводников и электроприборов, то в его отключении нет необходимости.

Это значит, что при установке тока перегрузки должна быть учтена реальная нагрузка защищаемой цепи. Не менее важный момент — проверка защиты перед подключением на факт точного определения тока и времени срабатывания.

Автоматические выключатели имею т три типа расцепителей :

  1. Механический — подразумевает ручное отключение и включение устройства.
  2. Электромагнитный — расцепитель , позволяющий быстро отключать токи КЗ.
  3. Тепловой — наиболее сложное устройство, обеспечив ающее защиту от тока перегруза.

При выборе АВ уделяется внимание двум пок азателям — параметрам соленоида и теплового расцепителя . Определяются они по буквенному обозначению, нанесенному на автомате . Маркировка выполнена в виде латинской буквы, прописанной перед цифрой, отражающей номинал ьный ток устройства.

Маркировка автоматического выключателя

По упомянутой выше цифре можно определить:

  1. Параметры соленоида, встроенного в АВ, то есть на какие токи будет реагировать устройство.
  2. Параметры теплового элемента — биметаллической пластины, которая нагревается при достижении определенного тока, изгибается и разрывает цепочку. Данная з ащита гарантирует своевременное отключение в случае перегруза. Регулировка тока отключения возможна путем поджатия (ослабления) пластинки.

Ниже рассмотрим характеристики каждого из типов автоматов с позиции основных параметров — назначения, а также зависимости нагрузочного тока и времени отключения цепи при конкретном токе.

Сегодня популярны автоматические выключатели со следующими характеристиками:

  • MA — автомат без теплового расцепителя . Такое устройство будет полезно для защиты от токов КЗ, но при обычной перегрузке (незначительном превышении тока выше номинального значения) отключения не произойдет. К примеру, для защиты электродвигателей больше подойдет МТЗ на базе специальных реле;
  • A — автомат с тепловым расцепителем и соленоидом . Наименьший ток, при котором устройство сработает — 1.3 I н ом . Время срабатывания при протекании так ого тока — около 60 минут. При достижении параметра, равного 2 I н ом и более в работу вступает электромагнитный р асцепитель , отсекающий поврежденный участок за 0.05 секунд. Если по какой-то из причин отсечка не работает, отключение все равно произойдет, но уже действием теплового элемента . Срабатывание в таком случае происходит с большей выдержкой — 20-30 секунд. При 3-х кратном токе нагрузки отсечка гарантированно сработает за сотые доли секунды;
Читайте так же:
Как посчитать ток автоматического выключателя

Автоматы A подходят для участков, где кратковременный перегруз в нормальном режиме работы исключен . В качестве примера можно привести схемы с полупроводниковыми элементами , которые бояться даже незначительного превышения тока;

  • B — характеристика, которая схожа с рассмотренной выше характеристикой A . Отличие заключается лишь в токе отключения отсечки (электромагнитного расцепителя ). Здесь ток срабатывания не 2 I н ом , а от 3 I н ом и более. Время отключения — 0.015 секунд. Время работы теплового элемента при 3-кратной перегрузке — 4-5 секунд. Гарантия отключения автомата — при токе 5 I н ( для переменного тока) и при токе 7 .5 I н ом (для постоянного тока).

Сфера применения автоматов с характеристикой B — цепи освещения, а также сети, где перегрузки имеют кратковременн ый характер или же их нет совсем.

  • C — характеристика автомата, которая пользуется наибольшим спросом в среде электриков. Главное преимущество таких автоматических выключателей — лучшая перегрузочная способность (если сравнивать с характеристиками A и B ). Из основных параметров стоит выделить — минимальный ток, при котором срабатывает соленоид — 5 I н ом . При таком же токе время срабатывания теплового элемента составляет 1.5 секунды. Гарантированно отсечка работает при следующих параметрах — 10 I н ом для переменного и 15 I н ом для постоянного тока

Автоматы C — лучший вариант для цепей, имеющих смешанный тип потребителей , и без больших пусковых токов. Вот почему автоматические выключатели с характеристикой C все чаще применяются в быту ;

  • D — характеристика , отличающаяся широкими воз можностями в плане перегруза . Минимальный предел тока, при котором срабатывает отсечка (ЭМ соленоид) — 10 I н. При этом же показателе тока расцепитель сработает за 0.4 секунды. Устройство с характеристикой D гарантированно сработает при токе 20 I ном. Данный тип автоматов чаще всего монтируется для защиты электрических двигателей, в момент пуска которых имеют место большие токи;
  • K — характеристика автомата, особенная широким диапазоном между предельными токами срабатывания отсечки в цеп ях различных токов (переменного и постоянного) . Соленоид АВ с характеристикой K может отключить ток равный 8 I ном, а гарантированные токи отключения составляют 12 I ном — переменного и 18 I ном — для постоянного тока . Работает отсечка через 0.02 секунд ы . Тепловой элемент отличается высокой чувствительностью и может среагировать на ток, превышающий номинальный показатель на 5%. Благодаря своим характеристикам, автоматы K часто применяются в цепях с потребителями, имеющим и индуктивный характер нагрузки;
  • Z — характеристика автомата, также подразумевающая различия между токами срабатывания отсечки в цепях постоянного и переменного тока. Соленоид срабатывает при токе 2 I ном. Гарантированный ток, при котором будет работать соленоид — 3 I ном — для переменного и от 4.5 I ном — для постоянного тока . Тепловой элемент обладает высокой чувствительностью и срабатывает уже в случае превышения номинального тока на 5%. Используются автоматы с классификацией Z только для питания цепей с электронными устройствами.

Что такое селективность защиты

Селективность — это свойства автоматической защиты работать поочередно. Представьте длинную линию электропередач, в случае аварийной ситуации, короткого замыкания например, первым должен сработать самый близкий к месту аварии аппарат защиты. На примере квартиры это выглядит следующим образом. Вы засунули два гвоздя в розетку и сверху накинули третий — происходит К.З. Первым должен сработать автомат в щитке защищающий именно эту линию с розеткой, далее общий автомат на ваш щиток, а уж потом большой вводной автомат или вставки на ВРУ дома.

Использование характеристики «В» в бытовом электромонтаже

Некоторые электрики, для обеспечения селективности, рекомендуют ставить автоматы с характеристикой «В». Их ход мысли следующий, если поместить на одну линию два автомата с разными характеристиками «С» и «В», но одинакого номинала, например 16А, то по логике вещей первый должен отключиться автомат «B». На практике это не совсем так.

Для начала сравним цены на автоматы с разными характеристиками:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16А C ВА47-29 4.5кА 103 рубля
  • Выключатель автоматический однополюсный 16А В ВА47-29 4.5кА 108 рублей

разница в стоимости не сильно заметна, возьмем что то поприличнее:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16А С S201 6кА (S201 C16) 314 рублей
  • Выключатель автоматический однополюсный 16А В S201 6кА (S201 B16) 373 рублей

разница уже существеннее и чем дороже модульное оборудование, тем заметнее становится разница. Это связано с количеством выпускаемой продукции. Посмотрите выше по тексту, я приводил типичное использование для характеристики «С» — смешанная бытовая нагрузка. Именно поэтому автоматов «С» производиться в разы больше чем остальных характеристик, что и влияет на конечную цену.

Вернемся к практическому смыслу монтажа автоматов «В» для обеспечения селективности. Графики рабочих режимов отлично показывает картинка с сайта http://ekfgroup.com (за что им большое спасибо)

селективность автоматических выключателей

В верхней части графики фактически превращаются в точку (ну по идеи должны превращаться, тут немного не корректно показано). Это зона работы тепловой защиты, жесткость биметаллической пластины настраивается винтиком внутри автомата, сами понимаете обеспечить ей селективность в столь узком диапазоне значений просто винтом очень трудно.

В нижней части графика показана работа автомата от сверх токов, все верно, гарантированное отключение автомата 500% для «В» и 1000% для «С» от номинального переменного значения тока. Запомним что значения 1000% и 500% это гарантированные цифры отключения. Однако, если обратить внимание, между автоматами есть зона где характеристики соприкасаются и может оказаться так, что попадутся два автомата у которых эти характеристики очень схожи. Какой из автоматов тогда отключится первым — большой вопрос.

Я уже упоминал что наиболее корректная работа автоматов достигается за счет проверки (прогруза, испытания) их на соответствие характеристикам — точного определения тока и времени срабатывания. Поэтому если вы не производите испытание модульной аппаратуры до монтажа, все попытки обеспечить селективность только за счет буковки на этикетке просто смешны.

Предлагаю в бытовых условиях, без испытаний, не включать в схемы модульную аппаратуру отличную от характеристики «С», это только сэкономит деньги клиентов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector